综述：连续血糖监测传感器的系统综述：原理、核心技术与性能评估

这篇综述全面探讨了连续血糖监测（CGM）技术的演进与核心突破，聚焦四代传感器（Gen1-Gen4）的电化学原理（如GOx催化、DET机制）、关键材料（如Pt/Ag电极、MXene纳米复合材料）及性能指标（灵敏度达2209 μA·mM?1·cm?2，线性范围0.02-30 mM）。文章系统比较了BGM与CGM的差异，强调柔性电极设计和抗干扰膜（如PU/Nafion复合膜）对提升患者依从性的价值，并展望了非酶传感器与AI校准算法的未来方向。

　　

引言

糖尿病作为全球高发的代谢性疾病，其管理核心在于精准血糖监测。传统指尖采血（BGM）因疼痛和间歇性数据缺陷逐渐被连续血糖监测（CGM）技术取代。CGM通过皮下植入传感器实现24/7动态监测，显著降低并发症风险。本文系统梳理了CGM传感器的技术演进，从原理到临床转化挑战。

四代传感器的技术演进

第一代传感器依赖葡萄糖氧化酶（GOx）催化反应，通过检测H₂O₂间接推算血糖浓度，但易受环境氧干扰。代表产品Dexcom STS采用多层金属电极结构，灵敏度达89.43 μA·mmol^?1·L^?1。

第二代传感器引入电子介体（如二茂铁），实现低电位检测，但存在介体泄漏风险。Abbott FreeStyle Libre系列通过屏幕印刷技术将成本降至1美元以下，用户依从性达97%。

第三代传感器通过酶修饰（如FAD-GDH）直接电子转移（DET），但酶活性易受温湿度影响。实验室研究通过碳纳米管（MWCNTs）缩短电子路径，灵敏度提升至54.2 nA/mM。

第四代非酶传感器采用金属氧化物（如CuO/NiO）直接催化葡萄糖氧化，灵敏度突破2209 μA·mM^?1·cm^?2，但面临选择性不足的挑战。

核心技术创新

电极设计：从刚性金属针（Dexcom G7）到柔性微针阵列（MEMS工艺），植入深度从5 mm缩减至1 mm，疼痛感降低90%。

酶固定技术：共价结合法（如戊二醛交联）使GOx活性保留80%以上，而新型水凝胶载体（如CS/PVA）可延长稳定性至60天。

外膜工程：聚氨酯（PU）复合膜通过微相分离结构调控葡萄糖渗透率，结合NO释放功能抑制炎症反应，动物实验中纤维化减少73%。

性能评估与挑战

抗干扰性：MXene修饰电极在10 mM葡萄糖中对抗坏血酸（AA）的干扰响应<5%，优于传统Nafion膜。

响应时间：普鲁士蓝（PB）催化体系可在3秒内达到稳态电流，满足动态血糖监测需求。

长期稳定性：Pd纳米线网络在7天内信号衰减仅6.6%，但临床应用中仍需解决生物污染导致的15%信号漂移。

未来展望

下一代CGM将融合纳米材料（如MOFs）与AI算法，实现零校准和闭环胰岛素输送。微型化（如可降解微针）和低成本（<10美元）是普及关键，而多组学数据整合有望推动个性化糖尿病管理。