综述：用于安全初级血液分析的自主双功能采样平台

这篇综述创新性地开发了一种集成于商用采血管的双功能电化学传感系统，通过铱氧化物(IrOx)pH传感器（灵敏度71.28 mV/pH）和普鲁士蓝(PB)/葡萄糖氧化酶(GOx)复合葡萄糖传感器（灵敏度46.5 μA·mM-1·cm-2），实现了慢性肾病(CKD)患者血液pH和葡萄糖的同步检测。该系统采用柔性聚酰亚胺基底、锌离子电池供电和蓝牙传输技术，在临床验证中展现出媲美金标准的准确性，同时显著降低了医护人员接触血液样本的感染风险。

　　

引言

慢性肾病(CKD)全球影响着10%的成年人群体，其进展至终末期肾病(ESKD)时常伴随酸碱失衡和糖代谢紊乱。传统血液检测依赖大型医院设备，而现有床旁检测技术存在灵敏度不足和操作风险。本研究通过将双功能传感器集成于标准采血管，为初级诊疗场景提供了安全高效的解决方案。

双功能传感平台概述

基于聚酰亚胺薄膜的柔性传感器可贴合采血管内壁曲线，包含共享的Ag/AgCl参比电极和两个工作电极：IrO_x修饰的pH电极呈现超能斯特响应（71.28 mV/pH），AuNPs/普鲁士蓝/GOx复合的葡萄糖电极则通过H₂O₂介导实现间接检测。创新的V₂O₅锌离子电池提供稳定电力支持，整个系统仅需将采血管插入定制支架即可启动检测，全程无需开盖操作。

pH传感器性能

电化学沉积的IrO_x薄膜呈现多孔海绵状结构，其表面羟基氧化物通过2Ir(OH)₂O^- + H₂O ? Ir₂O(OH)₃O₃^3- + 3H⁺ + 2e^-反应实现质子交换。该传感器在3.29-10.02 pH范围内展现0.02 pH/小时的超低漂移，五周存储灵敏度衰减仅0.52 (mV/pH)/周，三批次器件间相对标准偏差(RSD)低至0.068%。

葡萄糖传感器优化

AuNPs修饰使电极电化学活性面积(ECSA)提升37%，普鲁士蓝作为电子媒介体将工作电位降至-0.05V（vs. Ag/AgCl）。壳聚糖-石墨烯基质固定GOx后，再覆盖Nafion膜阻挡负电干扰物。在1-12 mM葡萄糖范围内，传感器对尿素、尿酸等干扰物的响应均<5.85%，五周活性保持98.94%，检测限达35 μM。

临床验证

在6例CKD患者和2例健康人血液测试中，pH传感器与商用pH计最大偏差0.05单位，准确识别出CKD患者特征性酸中毒（pH 7.19-7.22）；葡萄糖检测与标准方法误差<0.40mM，成功捕捉到CKD相关的血糖升高现象（最高10.6mM）。整套系统通过蓝牙传输数据，实现"样本到结果"全程封闭式操作。

结论

该平台将实验室级检测能力浓缩至标准采血管内，其模块化设计为开发更多生物标志物联检提供了可能。未来通过进一步微型化，可望发展成穿戴式设备，为慢性病管理带来革新性监测方案。