基于ESIPT的近红外荧光探针开发用于实时检测CPSP诱导细胞焦亡中的膜张力

慢性肾病(CKD)患者亟需安全、准确的血标志物监测技术。针对现有检测方法操作复杂、灵敏度不足且存在血液暴露风险的问题，研究人员开发了一种集成于商用采血管的双功能电化学传感系统，可同步检测血液pH和葡萄糖水平。该系统采用电沉积氧化铱(IrOx)实现超能斯特响应(71.28 mV/pH)，结合葡萄糖氧化酶(GOx)/普鲁士蓝复合物实现高灵敏度葡萄糖检测(46.5 μA·mM-1·cm-2)，并配备无线传输模块。临床验证显示其性能优于金标准，显著降低医护人员职业暴露风险，为CKD的基层诊疗提供创新解决方案。

　　

慢性肾病(CKD)已成为全球公共卫生挑战，仅英国就有190万成人患者。这类患者常伴随酸碱失衡和糖代谢紊乱，传统检测依赖大型医院设备，基层医疗机构面临检测精度不足、操作复杂和血液暴露风险三重困境。尤其令人担忧的是，医护人员在处理血液样本时可能接触HIV、乙肝等血源性病原体，每年因锐器伤害导致的职业暴露事件层出不穷。

针对这一临床痛点，国内研究人员创新性地将实验室级检测技术"装进"了普通采血管。他们设计了一种柔性双功能传感器：像创可贴一样贴合在采血管内壁的聚酰亚胺薄膜上，集成pH和葡萄糖检测两大模块。其中pH传感采用电化学沉积的氧化铱(IrO_x)，其海绵状纳米结构带来71.28 mV/pH的超能斯特响应；葡萄糖检测则通过金纳米颗粒(AuNPs)放大信号，配合普鲁士蓝(PB)介导的电子传递，使灵敏度达到46.5 μA·mM^-1·cm^-2。整个系统由钒氧化物锌离子电池供电，可持续工作2小时以上。

关键技术包括：1) 在柔性Kapton基底上构建Cr/Au工作电极与Ag/AgCl参比电极；2) 通过循环伏安法电沉积IrO_x薄膜；3) 采用AuNPs修饰增强电化学活性面积；4) 开发基于PVO阴极的锌离子电池；5) 集成低功耗蓝牙传输模块。研究使用6例CKD患者和2例健康人血液样本进行验证。

【pH传感器表征】扫描电镜显示IrO_x呈现多孔海绵结构，X射线能谱证实其元素组成。在pH 3.29-10.02范围内呈现超能斯特响应，3小时操作漂移仅0.02 pH/小时，5周储存灵敏度衰减0.52 (mV/pH)/周。临床测试中与商用pH计偏差不超过0.05单位。

【葡萄糖传感器优化】AuNPs修饰使电极有效面积增加37%，普鲁士蓝层将H₂O₂检测过电位降低至0.2V。壳聚糖-石墨烯复合物固定GOx，覆盖Nafion膜后干扰物响应<5.85%。在1-12 mM范围内线性良好，对6 mM葡萄糖检测的批间差仅0.068%。

【系统集成验证】定制PCB电路板整合高阻抗放大器(用于pH)和跨阻放大器(用于葡萄糖)，尺寸仅4.5 cm×4.5 cm。与Autolab工作站相比，血糖检测最大偏差0.03 mM，pH检测误差<0.75%。在CKD患者血液中成功识别出酸中毒(pH 7.19)和高血糖(10.6 mM)病例。

这项研究突破了传统检测的时空限制，使采血管"变身"为智能诊断终端。其创新性体现在：1) 首次实现采血管内原位检测，避免开盖操作带来的生物危害；2) 柔性传感器设计适配标准采血管曲率；3) 锌离子电池解决传统锂电池的安全隐患。该技术为糖尿病肾病等慢性病的社区管理提供新范式，相关成果发表在传感器领域顶级期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》上。未来通过集成更多标志物检测模块，有望发展成为"一管血全自动分析"的颠覆性技术。