基于水凝胶的微型眼贴：无创监测泪液葡萄糖和pH值的创新解决方案

针对糖尿病监测和生理指标检测中存在的侵入性采样、灵敏度不足等问题，研究人员开发了基于银纳米颗粒/磺化纤维素/聚乙烯醇（Ag NPs/S-CNF/PVA）水凝胶的SERS平台。该平台通过构建一维紧密排列的"热点"，实现了10?7?M罗丹明6G的高灵敏度检测（RSD=1.90%），并成功应用于泪液葡萄糖和pH的无创监测，为可穿戴生物传感器发展提供了新思路。

　　

在健康监测领域，血糖和pH值作为关键生理参数，其异常变化与糖尿病、代谢紊乱等疾病密切相关。然而传统检测方法面临诸多挑战：血糖监测需要频繁采血，pH传感器检测范围有限（难以覆盖pH>8.0），且现有表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering, SERS）技术存在信号不均匀、稳定性差等问题。针对这些痛点，福建师范大学和福建省立医院的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表了一项突破性研究，开发出基于纳米复合水凝胶的微型眼贴式SERS传感器。

研究团队采用三大核心技术：1）通过磺化纤维素（S-CNF）负载银纳米颗粒构建一维"热点"阵列，显著提升SERS信号均匀性；2）利用聚乙烯醇（PVA）水凝胶封装技术增强基底稳定性；3）分别修饰4-巯基苯硼酸（4-MPBA）和4-巯基吡啶（4-Mpy）实现葡萄糖与pH的双功能检测。人体泪液样本检测获得伦理委员会批准（编号K2020-09-037）。

【材料表征】紫外可见光谱显示Ag NPs/S-CNF复合物在410 nm处出现特征吸收峰，X射线衍射证实面心立方结构银晶体形成，扫描电镜观察到S-CNF表面均匀分布的50 nm银颗粒，这些表征验证了基底的纳米结构特性。

【性能验证】该平台对R6G的检测限达10^?7?M，相对标准偏差仅1.90%。水凝胶封装使Ag NPs在空气中存放30天后仍保持90%以上SERS活性，解决了传统基底易氧化失活的问题。

【实际应用】4-MPBA修饰基底通过硼酸酯键特异性识别葡萄糖，在泪液中检测限为0.05 mM；4-Mpy修饰基底利用吡啶氮质子化反应实现pH 4.0-9.0宽范围检测，精度达±0.1 pH单位。柔性水凝胶膜可贴合眼睑持续采集泪液，避免了传统方法的侵入性采样缺陷。

这项研究创新性地将三维网络结构水凝胶与SERS技术结合，解决了现有传感器在灵敏度（检测限提升100倍）、稳定性（>30天活性保持）和实用性（可穿戴集成）方面的瓶颈。其开发的眼贴式检测方案为糖尿病等慢性病的居家监测提供了新工具，同时拓展了SERS技术在体液检测中的应用边界。研究获得福建省教育厅产学研项目（2023XQ012）和国家自然科学基金（61975031）等支持，相关技术已申请专利保护。