基于线程的类透析微流控平台，用于组织嵌入式连续监测

《npj Biosensing》：Thread-based dialysis-like microfluidic platform for tissue-embedded continuous monitoring

　　

摘要

对于可穿戴及组织嵌入式生物传感系统而言，如何实现稳定且持续的间质液采样仍是一项重大挑战。尽管基于微针的传统方法被广泛应用，但其在不同皮肤类型上的采样效率存在差异，且在运动过程中性能容易波动。在此，我们提出了一种基于组织嵌入式纤维的开式毛细管微流控采样技术，该技术可实现无需泵浦、微创且稳定的间质液中小分子持续监测。该系统利用纺织纤维中的开式毛细管驱动微流控通道，有助于将小分子与复杂的生物基质部分分离，从而模拟微透析过程。通过蒸发驱动的毛细管压力实现持续采样，无需外部泵浦。实验结果验证了间质液中分析物受扩散控制及毛细管作用影响的数值模拟结果。该平台在琼脂糖凝胶假皮肤及猪皮模型中的性能测试表明，其能够实现稳定、长时间的采样以及组织液中的生物标志物持续检测。在实际应用中，该平台还通过柔性电化学传感器实现了葡萄糖和pH值的实时检测，传感器的灵敏度分别为0.027?μA/毫克/分升和?56.25?mV/单位pH变化。这些研究结果表明，基于纤维的类似透析的开式毛细管微流控采样技术，为组织嵌入式生物传感应用中实现间质液生物标志物的稳定监测提供了有效途径。