紙基傳感器在糖尿病檢測中的應用研究進展

中圖分類號：TS761.2；TB332 文獻標志碼：A

Research progress on application of paper-based biosensor in diabetes detection

YANG Xu-yao1，TANG Rui-hua1*，WEI Yu-xuan1，DU Ao-qi1，Gao Bin2 （1.College of Bioresources Chemical and Materials Engineering，Shaanxi Universityof Science amp; Technology， Xi'an 710021，China; 2.Department of Endocrinology，Tangdu Hospital of Air Force Military Medical University，Xi'an 710038，China）

Abstract：Diabetes as a chronic metabolic disease，some important organs of our body will be great harmed with the increasing of blood glucose and its acute and chronic complications. Blood sugar monitoring is an important step of the diagnosis and treatment of diabetes，and blood sugar detection method with economical，convenient and sensitive properties is important for monitoring the condition of diabetes. Therefore，it is important to develop some economical，convenient and sensitive detection methods of blood glucose for diabetes treatment. Paper-based sensors have been attracted more and more attention and widely used for medicine，food and environmental monitoring due to their advantages of convenience，low cost and biocompatibility.Especially it has great potential in blood glucose. Therefore，this review will discuss the latest research progress of paper-based sensors in blood glucose detection，including paper-based materials，paper-based sensor fabrication methods and different detection principles.In addition，the applications of paper-based biosensors in different types of body fluids detection are also introduced. Finally，the existing challenges and future development trends of glucose paper-based detection are discussed.

Key words：diabetes;blood glucose testing;paper-based sensor

0 引言

隨著社會經濟的高速發展，我國已成為全球糖尿病發病率最高國家.糖尿病作為我國重大慢性疾病，它是由遺傳因素和環境因素共同作用引起的血糖代謝紊亂疾病.其血糖的升高及所帶來的急慢性并發癥對全身重要器官產生巨大危害1.據WHO統計，全球約有5.37億人患有糖尿病，預計到2045年將增加到7.83億2].由此得知：糖尿病嚴重影響人類健康和生活質量并為醫療衛生經濟支出產生巨大負擔.然而，隨著人們健康意識的增強，人們對其檢測和監測的需求增多，為了早發現、早治療以減少其并發癥的出現危及到生命[34.因此，對人們的血糖進行檢測和監測可有效的預防糖尿病的發生.

目前，研究者已開發出不同血糖檢測技術.例如：碳納米點基質輔助激光解吸/電離飛行時間質譜用于臨床葡萄糖定量檢測5；基于導電金屬有機骨架化合物（MetalOrganicFrameworks，MOFs）材料制備的電化學非酶葡萄糖傳感器[、基于納米金（AuNPs）制備的葡萄糖比色傳感器[7.8]、基于氮摻雜碳點的葡萄糖熒光傳感器[9，10]、基于魯米諾制備的葡萄糖化學發光傳感器[11，12]等方法已被成功用于葡萄糖檢測.這些方法靈敏度高，準確性好，但存在操作復雜，需要大型儀器設備等缺點，不利于家庭社區衛生站或社區醫療中心檢測.因此，研發便攜的血糖檢測技術迫在眉睫.

紙由于具有成本低廉、易加工、便攜性、綠色環保和靠毛細作用力驅動等優點已被開發成紙基傳感器，具有快速、簡單、低成本和易于操作等諸多優點，可用于疾病的檢測和監測[13-15]，特別是在資源有限地區，具有重大的應用潛力[16]，例如：早早孕試紙[17]，肺炎衣原體IgM抗體檢測試紙[18]、胃幽門螺旋桿菌快速檢測試紙[19]、梅毒乙肝丙肝檢測試紙[20]、艾滋病試紙[21]等已成功在市面上銷售并用于疾病的早期篩查.目前，多種紙基材料已通過不同加工方法被制備成紙基傳感器在資源有限地區（例如：急救情況和床旁）用于血糖檢測和監測[22，23].

例如：Khachornsakkul等7利用蠟打印機在Whatman1號濾紙上繪制親疏水通道制備了紙基微流體血糖分析裝置，采用基于金納米粒子和銀納米粒子的比色法實現血液和尿液中葡萄糖的檢測.Torul等[24]利用蠟印法在硝酸纖維素膜上構建微流體通道，用分子修飾的金納米顆粒構建表面增強拉曼散 射（Surface-Enhanced Raman Scatting，SERS）測量區域，實現葡萄糖的檢測.Hossain等[25]在濾紙上涂覆含有酶和固定有葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase， GOx ）的納米纖維素凝膠得到葡萄糖的比色傳感器，用于測量血液中葡萄糖濃度.綜上分析：紙基傳感器在糖尿病檢測和監測領域潛力巨大.

目前，已有血糖傳感器檢測的綜述文章主要是從基于酶的電化學檢測傳感器的電極納米材料和酶的種類、基于熒光的納米傳感器的熒光材料、非酶血糖檢測傳感器和非侵入式血糖檢測傳感器方面對其進行討論.但是，對紙基傳感器在血糖檢測方面的相關總結性工作報道較少.因此，本綜述將對紙基傳感器在血糖檢測中的最新研究進展進行討論.首先，對用于紙基傳感器的紙基材料、編織方式和檢測原理進行討論；其次，對其在不同體液檢測中的應用進行討論；最后，對其現有的挑戰和未來的發展趨勢進行總結.

1 紙基材料

紙基材料作為基底材料為生化反應提供了反應場所，是制備紙基傳感器的主要基底材料，其物理化學特性會對生化反應的效率和傳感器的檢測靈敏度產生影響[26，27].目前，已有多種紙基材料用于紙基血糖檢測傳感器的研發.例如：濾紙[28]、硝酸纖維素膜[24]、納米纖維素膜[29]等.

1. 1 濾紙

濾紙大部分由來源豐富的棉纖維組成，具有良好的吸水能力.濾紙一般采用木槳、竹槳和草漿等植物纖維為原料制備，纖維經過分離破碎等工藝加工，形成均勻的紙漿，再采用濕法成型技術抄造成紙，高溫干燥后得到不同型號的濾紙，如圖1（a）所示.纖維素表面含有羥基，通過氫鍵作用與水有較強的親和力，具有親水性、孔隙率高、生物相容性、生物可降解性等優點.對其制備工藝的參數進行改變可制備不同孔徑的濾紙，按照孔徑的大小一般可分為快速 （80～120μm） 、中速 （30～50μm） 和慢速（1～3μm） 濾紙.濾紙通常價格便宜，表面生物和化學惰性可提供良好的反應環境，可簡便制備成紙基傳感器，用于反應試劑的沉積并為化學反應提供反應場所[30.31]，但也由于其表面惰性導致濾紙對生物分子的吸附能力有限，檢測性能較低.例如：Khachornsakkul等7采用蠟打印技術在Whatman1號濾紙上形成疏水屏障創建試驗區，為葡萄糖檢測提供反應場所，沉積AuNPs和反應試劑，成功通過比色法實現葡萄糖檢測，

1.2硝酸纖維素膜

硝酸纖維素膜（Nitrocellulosemembrane，NC膜）是由硝化纖維素組成，如圖1（b）所示.其制備方法包括相轉化法、旋轉涂布法、靜電紡絲技術等[32].NC 膜表面具有蛋白質和含碳硝酸纖維素的疏水區，有助于其通過疏水或靜電相互作用與生物分子結合[33]，常用于免疫測定當中.NC膜作為基底材料制備紙基生物傳感器，有助于生物分子的固定或分離，使得檢測性能優異[34，35]；但市售NC膜均為進口，制備工藝較為復雜并且價格昂貴.

例如：Torul等[24]通過蠟印方法在孔徑為0.45μm 的NC膜上構建親疏水通道形成反應區，NC膜可從血液基質中分離蛋白質和血細胞，基于SERS法實現全血樣本中葡萄糖的檢測.

1.3 納米纖維素膜

納米纖維素膜是由納米纖維素組成，其制備過程是先通過化學法、酶法等預處理與機械解離相結合的方式將紙漿纖維進一步解離成幾個微米甚至納米級的纖維；其次，紙漿再經過抽濾、干燥等加工處理制得納米纖維素膜[36]，如圖1（c）所示.納米纖維素具有高度結晶的結構，寬度為 2～50nm ，長度為 100～2000nm^[37] ，其制得的納米纖維素膜呈多孔結構.納米纖維素膜相比于普通的濾紙具有更高的比表面積和密集的孔結構，為生物分子提供更多的吸附位點，提高檢測性能，并且具有高吸水性、良好的化學試劑兼容性和生物相容性，是開發比色傳感器的理想選擇[38.39].但是，納米級纖維素膜的制備也更為復雜，同樣價格較為昂貴.納米纖維素膜已被用于研發血糖檢測傳感器.

例如：Neubauerova等[29]將羧基化的納米纖維素澆鑄在纖維素基底上為其提供高親水性和高比表面積，提高其表面 GO_X 和辣根過氧化物酶（HorseradishPeroxidase，HRP）的吸附，實現葡萄糖的敏度檢測.

2紙基傳感器的編織方式

目前，在血糖檢測方面有多種編織方法用于制備紙基傳感器.例如：蠟印、壓印壓花、噴墨打印、絲網印刷等方法可在紙基材料上構造親疏水區域，使待分析流體按照設定的親水通道流動，完成生化反應，實現各種物質的檢測分析.

2.1 蠟印

蠟印是一種使用市售打印機和熱板在紙上制造微流體裝置的簡便方法.其主要過程為：首先，通過軟件設計所需的裝置圖案；之后，采用蠟打印機或者手工的方法將蠟沉積到紙基分析裝置上形成特定圖案；然后，高溫加熱紙基裝置，使蠟滲透到紙張中形成疏水屏障41」，

例如：Pinheiro 等[42]采用AdobeIllustrator軟件設計圓形圖案，將色譜紙材切成A5標準格式，使用商用固體墨水打印機在色譜紙上打印蠟基墨水，然后，將紙張放在 120°C 的熱板上加熱 2min ，使得蠟融化沉積在紙張上形成疏水屏障制備成紙基傳感器，如圖2所示.

Khachornsakkul等通過AdobeIllustrator軟件設計長方形微流通道和圓形樣品區組合圖案，然后，通過蠟打印機將此圖案打印在Whatman1號濾紙上， 120°C 加熱 2min 后，冷卻至室溫，并用膠帶將紙基材料的背面密封起來防止污染，制備得到紙基葡萄糖傳感器.此類方法具有環保、價格低廉、工藝簡單，熔化后粘度低、能快速滲透到濾紙中等優點.但該方法需要借助昂貴的電子機械設備進行多步操作才能完成，限制其在偏遠地區的應用.

2.2 壓印壓花

壓印壓花是一種將帶有圖案的模板放在紙張基底上面，利用按壓的方式將圖案轉移到相應紙張上制作出圖案的加工工藝.在此技術中，研究者可設計制作或直接購買所需圖案的印章，在墨盒中添加疏水性材料，將印章和墨盒組裝，采用按壓的方式，使印章在紙上形成圖案，作為疏水屏障，用于分析物的檢測[43].

例如：Golcez等[44]采用3DCAD軟件分別設計有一個、二個和三個反應區的印章，使用3D打印機將1.7毫米厚的熱塑性長絲高精度打印生成印章，如圖3所示.然后，用雙面膠帶將打印好的印章安裝到自動上墨印章的底座上，把填充疏水性光固化甲基丙烯酸/丙烯酸樹脂的墨盒插入自動上墨印章中將圖案印在紙巾和濾紙上以形成檢測區域，光固化20秒后形成紙基傳感器，可與智能手機應用程序集成，在離線狀態下進行圖像處理和分析，通過快速比色實現葡萄糖檢測.該方法具有成本低、工期短、產量高等優點.但由于按壓力過大不均勻或在使用模具后的脫模階段，由于聚合物和模具黏附作用的影響，可能導致紙基材料的損壞.

2.3 噴墨打印

噴墨打印技術是通過噴墨的方式將細小的黑色或彩色墨滴噴射到紙張表面.首先，通過AdobeIllustrator或CAD等軟件設計好圖案，然后可使用商用打印機將疏水墨水直接打印在紙上形成多種圖案構建疏水屏障制備紙基傳感器實現多分析物檢測[45].

例如：Kishnani等[46］采用SOLID WORKS（2020）軟件繪制同心圓圖案，如圖4所示，然后，通過HP打印機將黑色碳粉打印在Whatman濾紙上構建此圖案，真空干燥后通過比色分析對葡萄糖進行檢測.此技術是一種無接觸、無壓力、無印版的印刷方式，已經廣泛用于紙傳感器的制備.但是需要大型儀器，使用某些帶有功能材料的墨水可能會腐蝕設備或者堵塞噴頭，維護費用也較高.

2.4 絲網印刷

絲網印刷技術是利用圖文部分的網孔可透過油墨，非圖文部分不能透過油墨的特性進行印刷，采用絲網作為板基，手工操作運用橡膠滾軸使墨水通過網篩到紙張表面上.該技術允許在特定圖案或區域沉積指示劑試劑，從而能夠創建復雜設計的傳感器[47].

例如：Wang等[48]設計直徑為 6mm ，間距為6mm 的微區圖案，如圖5所示，根據設計的微區圖案制作絲網模板（塑料框架上的200目尼龍網）；將絲網模板放在紙張上，將蠟刷過絲網模板沉積在紙基材上構建疏水屏障和親水檢測區，加熱后制作得紙基傳感器用于葡萄糖的比色靈敏檢測，此方法絲網印刷具有易操作，設備簡單，印刷速度快，成型面積大等優點，但是由于手工操作和疏水材料的過度滲透，導致該技術誤差較大，精度低。

3檢測原理

為了實現對糖尿病的檢測和長期監測，研究者已基于不同檢測原理研發出多種快速、便攜式血糖檢測紙基傳感器.目前，葡萄糖傳感器常用的檢測原理按照其發光形式的不同可分為比色[49]、熒光[50]和化學發光[51].

3.1 比色檢測原理

比色檢測主要是依賴于分析物和指示劑之間的相互作用，觸發特定的化學反應或結合事件導致可見的顏色變化.紙基比色檢測采用紙質基材作為試劑沉積的固體支撐物，通過毛細管作用促進液體流動，使得指示劑與目標分析物接觸發生反應，產生顏色變化[52]．比色法所用到的指示劑可以是染料、納米顆粒或分子識別元件（例如酶或抗體）等可引起 pH 值、酶活性、納米顆粒聚集或分散、相互作用等變化用于目標物的比色檢測[39]，顏色變化的強度通常與分析物濃度有相關性.因此，可以通過視覺觀察顏色變化對檢測結果進行定性判斷，或者使用數字成像或智能手機等手持設備對檢測結果進行量化.

紙基葡萄糖檢測的比色法原理是將 GOx 、過氧化物酶和顯色試劑固定在紙基材料表面，葡萄糖加入后發生一系列化學反應，使得顯色試劑出現顏色變化，其中使用的過氧化物酶包括傳統酶和納米酶2].HRP作為一種傳統過氧化物酶已用于葡萄糖檢測.其過程為： GOx 將葡萄糖氧化為葡萄糖酸并產生過氧化氫 （H₂O₂），H₂O₂ 再與HRP和顯色底物反應，使得顯色底物被氧化發生顏色變化，最終實現對葡萄糖的比色檢測[4].

例如：Luo等[53]采用上述酶法原理制備葡萄糖檢測試紙條，利用高碘酸鈉 （Na₅IO₆ ）氧化纖維素表面的羥基，通過化學交聯將酶固定在改性后的纖維素膜上，可用于真實尿液樣本中葡萄糖測定，通過顏色變化進行定性判斷，結合手機軟件實現半定量分析.但是，HRP作為催化劑的比色法存在成本高、保存條件嚴格、穩定性差、重復性差等缺點.因此，研究者們努力合成具有良好活性和穩定性的過氧化物酶模擬物來替代HRP.

各種模擬酶（ Fe₃O₄ 磁性納米酶（ Fe₃O₄ NPs）、AuNPs、銀納米顆粒（ ?AgNPs? 等）具有良好的穩定性和低廉的價格，已被合成用于過氧化物酶模擬物，用于血糖比色測定.例如：He等[54]利用核中 Fe₃O₄ ）一殼（Pt）磁性納米顆粒 （Fe₃O₄@PtNP s）作為納米酶代替辣根過氧化物酶制作紙基比色傳感器用于葡萄糖的快速檢測.如圖6所示，葡萄糖被 GOx 氧化生成 H₂O₂ ，在 H₂O₂ 和 Fe₃O₄@Pt NPs的存在下使顯色底物 3，3^′，5，5^′ -四甲基聯苯胺（TMB）被氧化發生顏色變化.Khachornsakkul等采用AuNPs代替葡萄糖氧化酶，銀納米粒子（ 作為比色探針，集成到紙基傳感器中實現葡萄糖的無酶檢測.葡萄糖被AuNP氧化生成H₂O₂，H₂O₂ 再通過紙基微流通道流向檢測區，然后 H₂O₂ 蝕刻固定在檢測區的 AgNPs 使其顏色從黃色變為無色.結合智能手機應用程序對顏色進行定量分析實現葡萄糖的半定量檢測.此類方法中，用成本低廉和性能穩定的納米材料代替傳統酶，可增強了紙基傳感器的穩定性和可靠性，且性價比更高，此外，綜上分析表明：比色檢測簡單快速，可以直接肉眼觀察顯色結果實現定性檢測，且可結合智能手機應用程序對檢測結果進行定量分析，便于其在資源受限環境使用（如：家庭、社區衛生站或社區醫療中心檢測）.但是，比色檢測存在靈敏度較低的缺點，需要不斷開發新型納米材料來提高比色傳感器的靈敏度.

3.2 熒光檢測原理

熒光是一種光致發光的冷發光現象，其光發射由光觸發，熒光材料被紫外光照射后處于激發態，激發態分子經歷一個碰撞及發射的去激發過程發生熒光，可以進行定性或定量分析[55].將某些試劑（如熒光染料）與不發射熒光的物質生成絡合物，其絡合物能發射熒光，再進行檢測分析，對一些原來不發熒光的物質進行熒光分析打開了大門.

紙基熒光葡萄糖檢測傳感器是先將制備的熒光材料固定在紙張上，然后引入葡萄糖與熒光材料結合，在特定波長紫外燈下產生熒光或發生淬滅實現檢測[41].該技術旨在開發更有效的熒光物質來識別目標分析物[56-58].目前，已有量子點和碳點用于紙基葡萄糖傳感器的研發.

例如：VanTam等[59]合成了苯胺功能化石墨烯量子點（a-GQD），如圖7所示，使用苯基硼酸（PBA）調節a-GQDs，導致熒光猝滅后，a-GQDs/PBA系統被用作熒光開啟傳感器，通過PBA與葡萄糖的特異性反應使得熒光被激發，來檢測葡萄糖.使用a-GQDs/PBA制備的熒光傳感器對葡萄糖表現出高靈敏度和選擇性.

Ngo等9合成了一種具有氮摻雜碳點（MFNCD）的金屬氧化物雜化物，該雜化物表現出內在的過氧化物酶活性，代替傳統的HRP，將TMB氧化成藍色實現比色檢測.在 H₂O₂ 存在的情況下，MFNCDs/TMB熒光在 405nm 波長紫外燈照射下通過內部過濾效應（IFE）以及MFNCDs、oxTMB和葡萄糖系統內的電子轉移而被猝火，實現熒光檢測.這種雙傳感器可實現血清中葡萄糖的高精度檢測.

綜上分析：熒光檢測的靈敏度高，但熒光檢測中只有少部分物質產生熒光，并且熒光材料一般價格昂貴，制備的傳感器價格昂貴，不利于在資源受限環境使用.

3.3化學發光檢測原理

化學發光是一種化學反應過程中的光輻射現象，其光發射由化學反應觸發，首先反應物之間發生化學反應生成激發態中間體，中間體分解時釋放出能量轉移給能量接受體，使其被激發而躍遷至激發態，最后，當激發態躍遷回基態時，產生發光，可用于目標物的定性或定量分析[51，60].

紙基化學發光葡萄糖檢測傳感器的制備：首先，在紙基材料上沉積所需酶和化學發光試劑，葡糖糖加入發生化學反應使得試劑發出化學發光信號，常用的化學發光試劑為魯米諾.

例如：Li等[11采用魯米諾和酶促法制備用于檢測葡萄糖的紙基化學發光傳感器，如圖8所示，通過 GOx 催化氧化葡萄糖產生 H₂O₂ ，然后HRP催化 H₂O₂ 氧化魯米諾，并發射化學發光信號，可以用于測定葡萄糖.

Duan等[61]分別使用檸檬酸作為碳源和Cu（NO₃）₂?3H₂O 作為摻雜劑合成銅摻雜碳點（ 作為模擬酶代替傳統的HRP催化 H₂O₂ 氧化魯米諾產生光，可應用于復雜生物樣品中無標記的葡萄糖檢測.化學發光檢測中使用的物質一般成本低廉，檢測的靈敏度高，速度快，但化學發光體系的選擇和設計較為困難，檢測過程對非專業人員來說可能操作難度較大，時間較長.

4體液檢測應用

糖尿病患者需要長期持續監測血糖水平，無痛血糖監測可減輕患者的不適感[62]，目前，用于葡萄糖檢測的體液包括汗液、淚液和唾液[4，63].

4.1 血液

靜脈血監測葡萄糖水平是診斷糖尿病的金指標.日常對血液中血糖的監測可以更好的掌控糖尿病患者的血糖變化，對糖尿病的治療和預防都具有重要的指導意義.在比色法檢測中，全血中的紅色血球蛋白對其它分析物的檢測會產生干擾，所以需要對全血進行分離后進行血糖的檢測.目前，已有紙基傳感器用于血液成分的分離.

例如：Zhang等[64]提出了一種便攜式、低成本的一次性紙質血糖比色檢測平臺可用于人體靜脈血樣本的葡萄糖檢測.通過 GOx 、HRP雙酶體系和TMB實現比色檢測，如圖9所示，將血液分離膜覆蓋在紙基感應層的上方，實現分離血漿，然后上下分別覆蓋塑料層制備紙質血糖比色檢測裝置.該裝置已成功測定 0.5～2.84mg/mL 范圍內的血糖，檢出限為 5mg/dl（0.28mM） .該方法與分光光度法的相對誤差為 4.37%～14.41% ，市售血糖儀的相對誤差為 3.83%～14.53% 該系統結合了低成本、高可靠性和高制造效率的優點，具有極大潛力成為POC血糖監測的一種有競爭力的方法.

4.2 汗液

汗液是非侵入性生物傳感技術中非常重要的生物液體，由皮膚毛孔分泌得到[65].汗液中含有生理健康評估密切相關的多種化學生物標：約 99% 的水， 1% 的其它物質包括電解質、鈣、鉀離子和代謝物，其中葡萄糖濃度約為 0.01～1.11mM^[66] .汗液葡萄糖傳感器技術為實時分析人類受試者的血糖水平提供了堅實的平臺.

例如：Gunatilake等[6]合成了一種新型三維二氧化鈦納米管/藻酸鹽水凝膠支架，如圖10所示，采用蠟印的方式在濾紙上構建反應區，并將支架、 GO_X 、HRP沉積在反應區制備汗液中血糖檢測紙基傳感器，檢測范圍為 0.1～0.8mM. 其中合成的二氧化鈦納米管合并到藻酸鹽基質中時，其超親水性和毛細管作用有利于汗液快速轉移，從而減少檢測時間.

4.3 唾液

唾液由唾液腺產生，是人體最容易獲取的體液.因此，唾液也成為熱門研究的血糖監測生物液體[44].目前，唾液中葡萄糖水平已被證明與血糖水平呈正相關[68].人類唾液葡萄糖水平約為 0.008～ 1.77mM^[68] .由于唾液中的葡萄糖濃度水平僅為血液中葡萄糖濃度水平的 1%～10% ，因此，對唾液樣本需要滿足高靈敏度的要求.

例如：Golcez 等[44]基于 GOx 和HRP雙酶體系，碘化鉀作為指示劑開發了一種紙基血糖檢測傳感器，如圖11所示，在濾紙表面采用壓印方式構建親疏水區域，該裝置與智能手機集成可用于比色檢測人工唾液中的葡萄糖，線性范圍為 0～1mM ，檢測限為 29.65μM ，該紙基傳感器可靠性好，與市場上使用的血糖儀記錄數據相比沒有統計學差，與手機應用程序結合在 1min 鐘內對葡萄糖進行定量分析具有便攜、操作簡單、快速響應、超低成本、靈敏性等優點.

4.4 淚液

眼淚是一種用于醫學監測的新興體液[59].眼淚中含有20多種不同的物質，包括水、電解質、蛋白質、代謝物（例如葡萄糖）和微量金屬[69].淚液葡萄糖濃度約為0.05～5mM[70].

例如：Gabriel等4]提出了一種 GO_X 和 HRP雙酶體系，TMB作為指示劑的紙基比色生物傳感器，如圖12所示，紙基裝置包含兩個圓形區域，分別為控制區和檢測區，以及一個進樣的正方形區域.控制區被用來檢測潛在的干擾化合物，并將基質影響降至最低.該傳感器可測量人淚液樣本中的葡萄糖水平，檢測范圍為 0.1～1.0mM. 該紙基傳感器可用于低成本、無痛、非侵入式的血糖監測.

綜上分析：在樣本采集過程，汗液易被皮膚灰塵污染，唾液易被口腔傷口分泌物、口服藥物和蛋白水解酶等污染，從而導致檢測結果產生偏差[71].而眼淚的收集不與皮膚接觸，不易被污染，具有較低的潛在干擾，且非入侵式采樣無痛，因此，淚液在葡萄糖監測中有巨大潛力.

5 結論與展望

紙基材料由于其綠色環保、來源豐富、成本低廉、易于加工、生物相容性好且靠毛細作用力驅動等優點已被開發成多種紙基傳感器廣泛的用于醫學領域.有不同特性的紙基材料可通過不同的編織方式采用不同的檢測原理被開發成不同的傳感器.目前，已有多種紙基材料被開發成了血糖檢測傳感器，因此本文對糖尿病檢測的紙基傳感器的研究進展進行了論述，分別從紙基傳感器的常用紙基材料，紙基傳感器的編織方式和檢測原理及體液樣本的應用方面進行了總結歸納.紙基材料已經成功的被研發成不同的傳感器用于血糖的檢測，但是仍存在一些不足：

（1）基底材料種類較少，后續需要引入其它類型的基底材料或是對其進行新的功能化處理，以提高檢測的準確性.

（2）編織方法中仍需研發溶解性和穩定性更好的材料用于噴墨打印，以保證工藝的準確性和穩定性，并且不斷開發新的編織方法用于紙基傳感器的低成本和簡便制備，以便于大批量的工藝生產以及轉化為商業產品進行商業化推廣.

（3）檢測原理：比色檢測常存在準確性不足和檢測性能較低的缺點，熒光材料靈敏度高，但往往價格昂貴，可研發成本低廉的熒光材料用于高靈敏性血糖檢測.

（4）體液檢測：汗液和唾液檢測中操作誤差大，淚液檢測的干擾性較小，可以不斷開發具有強抗干擾能力的檢測方法，或是探索其他的體液種類用于血糖檢測.現有的紙基檢測相對于其他檢測方式在靈敏度和準確性方面還存在一定差異，需要不斷改進和提升.

葡萄糖檢測對糖尿病的防治和監控至關重要，后續應研發更多準確可靠、成本低廉、非入侵的便攜式傳感器設備用于葡萄糖的檢測，更有利于糖尿病患者采取多種方式進行血糖的監測和疾病防治.

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【責任編輯：蔣亞儒】