智能手机辅助的新型红绿比色法在尿液葡萄糖检测中的应用研究

本研究针对传统尿试纸条在糖尿病早期筛查中灵敏度不足的问题，开发了一种基于智能手机的环境光环形照明平台，通过提取试纸条的G强度和R/G比值实现尿液葡萄糖的精准定量。采用Mission?和Recombigen?试纸条验证，最低检测限达5.8-24 mg/dl，显著提升了低浓度葡萄糖的检测能力。该非侵入性方法为基层医疗和家庭监测提供了便捷工具，相关成果发表于《Biosensors and Bioelectronics: X》。

　　

糖尿病作为全球性健康危机，每年导致超200万人死亡，其早期诊断却面临重大挑战。传统血糖监测需采血，而尿试纸条虽成本低廉，但无法检测低于100 mg/dl的葡萄糖浓度，错失早期干预时机。更棘手的是，目视判读受环境光影响大，颜色误判可能导致临床误诊。这些痛点催生了对便携、精准检测技术的迫切需求。

针对这一难题，印度理工学院印多尔分校的研究团队创新性地将智能手机与商用试纸条结合，开发出环境光环形照明检测平台。通过优化红绿比色算法，该系统成功突破了传统方法的灵敏度限制，相关成果发表在《Biosensors and Bioelectronics: X》上。

研究采用三大关键技术：1）智能手机成像系统搭建，通过固定光源距离（手机-木板30 cm，手机-环形灯5 cm）和62 lux照度控制消除环境干扰；2）商用试纸条（Mission?和Recombigen?）的葡萄糖传感器模块分离使用；3）开源Color Picker应用提取RGB值，结合ImageJ软件验证，建立G强度（反比）和R/G比值（正比）与葡萄糖浓度的定量关系。临床样本来自当地医院泌尿科，经伦理委员会批准。

3.1. 传感器测量
通过分析0-100 mg/dl葡萄糖浓度梯度下的色度变化，发现Mission?试纸条G强度校准曲线R²=0.97，检测限6.2 mg/dl；R/G校准R²=0.98，检测限24 mg/dl。Recombigen?对应数据分别为R²=0.94/LOD 5.8 mg/dl和R²=0.95/LOD 16 mg/dl。值得注意的是，Mission?在人工尿液与真实尿液中表现一致，而Recombigen?需1.3倍校正因子。

3.2. 预测研究
健康人尿样加标实验显示，Mission?的G强度回收率87-108%，R/G回收率80-107%；Recombigen?分别为89-111%和88-114%。在>15 mg/dl浓度时变异系数(CV%)<10%，但5 mg/dl时超过20%，表明低浓度检测仍存在波动。

3.3. 干扰研究
生理浓度干扰物（如0.7 mg/dl抗坏血酸、20 mg/dl肌酐）对检测影响轻微，但高浓度干扰物（>50 mg/dl抗坏血酸或>10 mg/dl酮体）会导致假阴性。两种试纸条干扰趋势相似，Mission?抗干扰性略优。

3.4. 临床样本检测
3例患者检测中，Mission?的G/R/G结果分别为58/61 mg/dl、39/44 mg/dl和17/21 mg/dl，与商用试纸条的±100 mg/dl定性范围相比，本方法可精确量化。Bland-Altman分析显示R/G比值法比单通道分析偏差更小。

3.5. 标准方法验证
紫外分光光度法（GOx-HRP-邻联茴香胺体系）验证显示线性良好（R²=0.99），与智能手机法具有显著相关性，但后者具备明显便携优势。

该研究开创性地将智能手机RGB分析与试纸条化学显色结合，实现了尿液葡萄糖的精准定量。Mission?试纸条表现尤为突出，其无需校正的稳定性和6.2 mg/dl的检测限，使其成为基层筛查的理想选择。尽管低浓度检测精密度有待提升，但该方法已显著优于传统目视判读。未来通过纳米材料修饰传感器、卷积神经网络(CNN)图像分析优化，有望进一步扩展检测范围。这项技术不仅为糖尿病早期诊断提供新工具，其模块化设计更为其他生物标志物的POCT（床旁检测）开发提供了范式。

研究同时揭示了商用试纸条的性能差异——Mission?的矩阵不敏感性使其更适合标准化应用，而Recombigen?则需针对样本类型调整参数。这种比较性评估为临床试纸条选择提供了重要参考。随着远程医疗发展，该技术可与电子健康档案(EHRs)整合，构建数字化健康监测网络，真正实现"口袋实验室"的愿景。