防患於未然！可植入生物感測器僅需利用體內血糖 就能監測並預防疾病

(圖源：ScienceDaily)

華盛頓州立大學(Washington State University)的研究人員開發了一種可植入的生物燃料感測器，這種感測器以糖為動力，可以監測人體的生物信號，以檢測、預防和診斷疾病。

由華盛頓州立大學電氣工程與計算機科學學院助理教授Subhanshu Gupta領導的一個跨學科研究小組開發了一種獨特的感測器，這種感測器在生物燃料電池的作用下，可以從體液中收集葡萄糖來運轉。

研究小組已經證明了生物燃料電池與電子技術的獨特結合，可以處理高靈敏度的生理和生化信號。

他們的研究成果最近發表在《IEEE電路與系統學報》上。

來自Gene and Linda學院的Su Ha和Alla Kostyukova教授領導了生物燃料電池的設計。

生物感測器是一種對生物物質敏感並將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、細胞、組織、核酸等生物活性物質)、適當的理化換能器(如氧電極、光敏管、場效應管、壓電晶體等等)及信號放大裝置構成的分析工具或系統。

生物感測器技術具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、高度自動化、微型化等特點，是一門由生物、化學、物理、醫學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術。

在國民經濟中的臨床診斷、工業控制、食品和藥物分析(包括生物藥物研究開發)、環境保護以及生物技術、生物晶元等研究中都有著廣泛的應用前景。

許多用於疾病檢測的常用感測器要麼是需要充電的手錶，要麼是戴在皮膚上的貼片，它們是表面的，無法嵌入。

WSU團隊開發的感測器還可以消除在檢測某些疾病(如糖尿病)時刺手指的需要。

Gupta說:「人體的體液中通過血糖或皮膚和口腔周圍的乳酸鹽攜帶大量的能量。使用生物燃料電池為使用身體作為潛在燃料打開了大門。」

感測器中的電子設備採用最先進的設計和製造，在高度敏感的情況下只消耗幾微瓦的能量。

Gupta說，將這些電子元件與生物燃料電池相結合，比傳統的電池驅動設備更有效率。

由於它依賴於人體的葡萄糖，感測器的電子元件可以無限供電。例如，感測器可以在皮膚下利用人體產生的糖來運行。

他說，與常用的鋰離子電池不同的是，這種生物燃料電池是完全無毒的，這使得它作為人體植入物的前景更加光明。

它也比傳統的生物燃料電池更加穩定和敏感。研究人員說，他們的感測器可以通過大規模生產，利用規模經濟，廉價製造。

雖然這些感測器已經在實驗室中進行了測試，但研究人員希望能在血液毛細血管中進行測試和演示，這需要監管部門的批准。

研究人員還在進一步改進和提高生物燃料電池的功率輸出。

Gupta說:「這將生物燃料電池技術與我們先進的電子技術結合起來。」

「這是一段非常好的結合關係，可能會在未來的應用中發揮作用。」

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