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巴斯大学科学家开发新型无电池乳酸传感器

2024-05-23 14:45:29  来源:激光网    

  巴斯大学的科学家与工业合作伙伴Integrated Graphene合作,创造了一种新型的化学传感器(用于乳酸传感),该传感器使用电力,但不需要参考电极或电池电源。

  该传感器被证明可以检测乳酸,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,例如在运动期间。高水平的乳酸与失去知觉或昏迷和主要器官衰竭的风险增加有关。

  这为在偏远地区(例如田径跑道)使用易于使用的传感器提供了可能性,而无需电力驱动的传感设备。

  目前,乳酸通常通过酶测试来测量,这种测试的保质期有限,需要电池供电的传感设备。在ACS Sensors上发表的一篇论文中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是化学传感器的基础技术,在论文中被称为“石墨烯泡沫”,是由集成石墨烯生产的电极。Gii-Sens采用了Gii™,这是一种纯净的多孔3D碳纳米结构,成本低廉,避免使用黄金等不可持续的贵金属。

  当乳酸与传感器结合时,它会导致泡沫碳的电信号或量子电容发生变化。因此,泡沫通过测量Gii电荷的变化来检测低水平的乳酸,而无需消耗乳酸,从而可以监测水平的变化。由于它是一种化学传感器而不是基于酶的传感器,因此它具有潜在的更低的成本、更长的保质期和易于小型化。

  巴斯大学这项研究的主要作者弗兰克·马肯教授说:“就像你的非接触式信用卡不需要外部电源来工作一样,因为读卡器的距离足以为它供电 - 以类似的方式,当乳酸结合时,这种传感器可以产生一个小的,可测量的电流。

  Marken教授说:“该传感器采用Gii-Sens技术,解决了非无线电流乳酸酶测试的一些主要局限性,它将允许更简单的传感器操作 - 即使在运动员表现期间,也为更定期,侵入性更小和更可靠的乳酸跟踪开辟了潜力。

  乳酸检测有许多重要的应用。在职业运动中,乳酸被测试以评估运动员对不同强度和训练制度的反应。通过无线跟踪并随后提高身体运输和利用乳酸的能力,运动员旨在提高他们的耐力和恢复能力。它还用于医疗保健,以跟踪心肌梗塞、心房颤动和动脉粥样硬化等心脏病。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评论说:“这一发展是Gii-Sens集成到传感产品中并提供多功能适用性的又一个明显用例。

  “研究人员使用我们的Gii Sens电极的测试结果开辟了在远程环境中更方便和更可靠的健康监测的可能性,我们期待将我们高灵敏度的Gii-Sens电极置于床旁诊断市场更具突破性创新的核心。”

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