基于相分离多孔微针阵列的无创即时检测技术在皮肤间质液葡萄糖监测中的应用

糖尿病管理亟需无创、便捷的血糖监测方案。清华大学团队创新开发基于相分离技术的多孔微针阵列（PCL-nHA MNA）系统，集成采样模块（含一次性微针阵列与采样器）与检测模块（含葡萄糖生物传感器），实现皮肤间质液（DISF）的无创采集与即时检测（POCT）。体外与人体试验（OGTT）证实其与血糖浓度变化高度一致，为家庭血糖管理提供低成本、无痛化解决方案。

　　

糖尿病管理的痛点与突破
糖尿病作为全球高发慢性病，传统血糖监测面临两大困境：指尖采血带来心理抵触与感染风险，而连续血糖监测（CGM）设备价格高昂且需皮下植入传感器。更棘手的是，汗液、唾液等替代样本因受环境干扰大，难以准确反映血糖水平。皮肤间质液（DISF）因其与毛细血管的实时物质交换特性，成为理想的无创检测靶标，但现有微针技术存在采样效率低、释放困难等瓶颈。

相分离技术的巧思
清华大学Han Wang团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，创新性地利用聚己内酯（PCL）与纳米羟基磷灰石（nHA）的相分离现象，构建了具有中空多孔结构的微针阵列（PCL-nHA MNA）。该系统通过机械强度优化的微针穿透角质层，凭借毛细作用快速吸附DISF，结合配套检测模块实现葡萄糖氧化酶（GOx）电化学检测，9名受试者的口服葡萄糖耐量试验（OGTT）证实DISF与血糖波动高度同步。

关键技术方法
研究采用相分离法制备多孔微针阵列，通过体外渗透实验优化孔隙率；集成便携式采样器与微型检测模块（含一次性生物传感器与可重复电子元件）；利用四名志愿者日常测试验证系统预测血糖能力；所有人体试验均通过清华大学伦理审查（THU01-20240131）。

研究结果
微针阵列设计
PCL-nHA MNA的宏孔结构使采样量提升3倍，15秒内完成DISF采集，较传统水凝胶微针效率提高80%。

检测性能验证
线性检测范围1-30 mM覆盖临床需求，与商用血糖仪相关系数R²

0.98。OGTT试验显示DISF葡萄糖曲线下面积（AUC）与血液差异<5%。

用户体验优化
一体化设计使操作步骤缩减至2步，成本仅为CGM设备的1/20，志愿者疼痛评分（VAS）均值1.2分（满分10分）。

结论与展望
该研究首次将相分离工程应用于微针制造，突破传统技术采样-释放难以兼顾的瓶颈。其非侵入性、低成本（材料成本<1美元/片）和操作简便性（全程<3分钟）为家庭血糖管理提供新范式。未来可通过扩展检测指标（如乳酸、C反应蛋白）构建多病种监测平台。研究获国家自然科学基金（82272121）和清华大学精准医学计划（2023ZLB001）支持，相关专利正在布局中。