可穿戴式3D打印固态微针伏安传感器：基于纳米结构金电极的尿酸监测新技术

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【字体：大中小】 时间：2025年09月01日 来源：Biosensors and Bioelectronics 10.7

编辑推荐：

　　本文推荐一款基于3D打印微针阵列（MNA）的可穿戴电化学传感器（MES），通过纳米结构金电极实现间质液（ISF）中尿酸（UA）的连续监测。该平台采用插拔式三电极设计，具有优异的抗生物污染性能和皮肤穿透能力（信号衰减仅8.4%），在生理浓度范围（150–500 μM）内灵敏度达9.2 nA μM-1，为个性化医疗提供低成本（<€1/片）、可扩展的解决方案。

Highlight

本研究首次开发了全3D打印的微针电化学传感器（MES），作为基于纳米结构金电极的通用可穿戴平台，用于间质液（ISF）监测。插拔式三电极设计可快速配置为伏安传感器，其创新性体现在：

皮肤穿透性能验证

3D打印微针阵列（MNA）在猪皮肤穿刺测试中表现优异，四次插入后信号仅衰减8.4%，30 μm针尖设计确保无组织损伤。

纳米金电极的形态学优势

通过溅射法制备的纳米结构金电极表面呈现多孔形貌（见图S3），这种结构显著提升电化学活性面积，同时赋予抗蛋白质污染（anti-biofouling）特性。

尿酸（UA）检测性能

在模拟ISF和离体实验中，传感器灵敏度达9.2 nA μM^-1，生理范围（150–500 μM）内响应稳定，穿刺状态下校准曲线双向差异<3.3%。初步人体测试显示信号前后差异仅5.8%，证实其穿戴稳定性。

生物相容性与成本优势

细胞毒性实验证实材料安全性（见附录S4），单传感器成本<€1，为个性化医疗提供可扩展方案。

Conclusion

该平台为ISF监测建立了标准化开发框架，其模块化设计可适配多种生物标志物检测，未来结合人工智能（AI）系统将推动健康监测技术的革新。