尿片传感器可以监测尿糖水平

多亏了科学和现代医学，我们现在对某些疾病的早期症状有了更多的了解生物标记物检查。最重要的是，我们有必要的设备和技术来方便地在临床环境中采样和分析这些生物标志物，以便医生、患者和护理人员能够采取相应的行动。在不断发展的医疗技术领域，可穿戴电子产品生物传感器被视为潜在的游戏改变者，因为它们允许医务人员和非医务人员远程监控相关的身体变量。

在具体的情况下糖尿病，监控血糖水平至关重要。幸运的是，尿糖水平提供了有关血糖水平的间接信息，可以作为一种替代生物标志物来避免不断抽血。此外，为了测量老年或长期护理患者的尿糖水平，传感器可以直接嵌入他们的尿布中。通过无线传输采集的数据，尿布传感器可以大大简化照顾和健康监控任务。然而，传感器和无线发射器都需要能源才能发挥作用，从环境和实际的角度来看，把电池放在尿布里可能是一个值得怀疑的解决方案。

幸运的是，日本科学家已经找到了解决这个问题的方法。最近发表的一项研究ACS的传感器来自日本东京科学大学(TUS)的Isao Shitanda副教授、Masayuki Itagaki教授和Yuki Fujimura先生提出了一种很有前途的方法来实现自供电尿片传感器，可以直接从尿液中产生能量。这项工作是与来自日本筑波大学的Tsujimura Seiya副教授合作完成的。值得注意的是，这项工作与Shitanda博士和他的同事们的其他研究努力相一致，开发了自主动力生物传感器就像一个乳酸传感器完全靠汗水来激活。

但是如何从尿液中产生足够的电力来为传感器供电呢?答案就在电化学中。科学家们开发了一种基于纸张的生物燃料细胞，通过还原-氧化反应，输出与尿液中葡萄糖含量成比例的电能。在设计这种生物燃料电池时，重要的考虑因素是产生足够电力所需的尿液量以及设备的整体稳定性和耐久性。考虑到这一点,科学家们发明了一种特殊的阳极,负极的电化学电池,使用这一过程称为“接枝聚合”,允许他们牢牢锚glucose-reactive酶和中介分子多孔碳层,这是基导电材料。

科学家们用不同葡萄糖浓度的人工尿液在尿布上测试他们的自供电生物传感器。他们用产生的能量启动蓝牙低能量发射器，并使用智能手机远程监控测量到的浓度。他们发现生物燃料细胞可以在很短的时间内(1秒内)检测到尿液中的糖分。

“除了在糖尿病的情况下监测葡萄糖，如果你提前储存了糖作为燃料，尿布传感器还可以用来远程检查尿液的存在。在医院或护理场所，成百上千的尿布可能需要定期检查，这款设备可以为护理人员减轻很大的负担，”Shitanda博士评论道。

简而言之，Shitanda博士的团队设计的传感器不仅可以预防糖尿病，还可以在不损害环境的情况下提高尿布管理的效率和响应能力。Shitanda博士说:“我们相信在这项研究中发展的概念可以成为一个非常有前途的工具，朝着自供电可穿戴生物传感器的全面发展。”