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2024-06-28 14:32:57

巴斯大学科学家开发新型无电池乳酸传感器

导读 英国巴斯大学的科学家与工业合作伙伴Integrated Graphene合作,创造了一种新型化学传感器(用于乳酸传感),它可以利用电力运行,但不需要参...

英国巴斯大学的科学家与工业合作伙伴Integrated Graphene合作,创造了一种新型化学传感器(用于乳酸传感),它可以利用电力运行,但不需要参比电极或电池供电。

英国巴斯大学的科学家推出了突破性的碳基传感器,用于检测唾液中的乳酸水平,无需使用电源。

Gii 化学传感器以 Gii-Sens 电极平台为基础,无需实验室即可在偏远地区进行高灵敏度的乳酸测试。

应用范围包括运动科学领域,可立即测试运动员的乳酸水平,以及医疗保健,如跟踪心脏状况。

与基于酶的传感器相比,新设计可能具有更低的成本、更长的保质期和更易于小型化等优点。

事实证明,该传感器可以检测乳酸,乳酸是人体在代谢碳水化合物或葡萄糖作为燃料时产生的副产品,例如在运动过程中。乳酸水平高与昏迷或昏迷以及主要器官衰竭的风险增加有关。

这使得易于使用的传感器可用于远程位置(例如田径跑道),而无需使用电力供电的传感设备。

目前,乳酸通常用酶测试来测量,这种测试的保质期有限,并且需要电池供电的传感设备。A Sensors上发表的一篇论文详细介绍了这种新型化学传感器,它使用石墨烯泡沫电极表面的化学方法测量乳酸。

Gii-Sens 是该化学传感器的基础技术,在论文中被称为“石墨烯泡沫”,是一种由 Integrated Graphene 生产的电极。Gii-Sens 采用了 Gii™,这是一种纯净、多孔的 3D 碳纳米结构,成本低廉,避免使用不可持续的贵金属,如金。

当乳酸与传感器结合时,它会导致碳泡沫的电信号(或量子电容)发生变化。因此,泡沫无需消耗乳酸,而是通过测量 Gii 的电荷变化来检测乳酸的低水平,从而可以监测乳酸水平的变化。由于它是一种化学传感器,而不是基于酶的传感器,因此成本可能更低、保质期更长,而且易于小型化。

巴斯大学这项研究的主要作者弗兰克·马肯教授表示:“就像你的非接触式信用卡不需要外部电源即可工作,因为读卡器的距离足以为其供电一样——同样,当乳酸与其结合时,该传感器可以产生微小的可测量电流。”

“这款传感器采用了 Gii-Sens 技术,解决了非电流乳酸酶测试的一些主要限制,”Marken 教授说道,“它将使传感器的操作更加简单,从而有望实现更有规律、侵入性更小、更可靠的乳酸跟踪,即使在运动员运动期间也可以进行。”

乳酸测试有许多重要应用。在专业运动中,乳酸测试用于评估运动员对不同强度和训练方案的反应。通过跟踪并随后提高身体运输和利用乳酸的能力,运动员旨在提高耐力和恢复能力。

它还用于医疗保健,以追踪心肌梗塞、心房颤动和动脉粥样硬化等心脏疾病。这很有用,因为乳酸水平升高会降低心脏和血管的收缩能力,影响血液动力学的正常功能。

Integrated Graphene 首席执行官 Jean-Christophe Granier 表示:“这一发展是 Gii-Sens 集成到传感产品中并提供多种适用性的另一个明显用例。

“研究人员使用我们的 Gii-Sens 电极获得的测试结果为在远程环境中进行更便捷、更可靠的健康监测提供了可能性,我们期待将我们高度灵敏的 Gii-Sens 电极置于即时诊断市场更多突破性创新的核心。”