近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員蔣長(zhǎng)龍團(tuán)隊(duì)在可穿戴水凝膠貼片及體液中尿素視覺(jué)監(jiān)測(cè)方面取得進(jìn)展，通過(guò)在三維多孔聚丙烯酰胺（PAM）水凝膠中嵌入上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針，設(shè)計(jì)制備了一種可穿戴傳感貼片，并將該貼片與智能手機(jī)的顏色識(shí)別器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尿素的現(xiàn)場(chǎng)快速定量分析。相關(guān)研究成果發(fā)表在Analytical Chemistry上。
尿素是人體含氮物質(zhì)最終代謝的主要產(chǎn)物，會(huì)通過(guò)汗液、尿液、唾液和血液排出，其在臨床診斷中被認(rèn)為是腎功能的重要指標(biāo)，因此有效檢測(cè)尿素水平對(duì)于疾病的研究和早期診斷至關(guān)重要?？纱┐鱾鞲衅饔捎诳梢灾苯优宕髟谌梭w皮膚上且具有非侵入性的特性受到廣泛關(guān)注，三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠具有良好的柔韌性、拉伸性和生物相容性，這些特性使其成為可穿戴傳感器的理想材料，然而目前報(bào)道的大多數(shù)熒光水凝膠都是由短波長(zhǎng)激發(fā)的，在檢測(cè)生物樣品時(shí)容易受到自發(fā)熒光和背景熒光的干擾。上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs）與傳統(tǒng)的熒光材料相比，能消除生物樣品的自熒光和背景干擾，提高檢測(cè)靈敏度。因此，利用UCNPs設(shè)計(jì)可穿戴傳感器是檢測(cè)人類生物標(biāo)志物的有效策略。
鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針的聚丙烯酰胺水凝膠傳感器。探針由UCNPs和對(duì)二甲氨基肉桂醛（p-DMAC）組成，基于內(nèi)濾效應(yīng)（IFE），尿素與p-DMAC反應(yīng)產(chǎn)生的紅色產(chǎn)物猝滅UCNPs的綠色熒光，使上轉(zhuǎn)換熒光從黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，實(shí)現(xiàn)尿素的熒光檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上該研究結(jié)合PAM水凝膠制作了柔性可穿戴傳感器，并利用3D打印技術(shù)構(gòu)建便攜式傳感平臺(tái)。
研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的上轉(zhuǎn)換熒光探針和水凝膠傳感器的檢測(cè)限（LOD）分別為1.4μM和30μM。水凝膠傳感貼片為檢測(cè)體液中的生物標(biāo)志物提供了便利和準(zhǔn)確的傳感策略，在疾病預(yù)警和臨床診斷設(shè)備上具有應(yīng)用潛力。
圖(a)設(shè)計(jì)可穿戴水凝膠傳感貼片；(b)汗液中尿素的傳感和水凝膠的SEM圖像；(c)水凝膠傳感貼片在980 nm激發(fā)光和日光下對(duì)尿素的響應(yīng)；(d)便攜式尿素檢測(cè)傳感平臺(tái)；(e) G/R比值與尿素濃度在0-40 mM范圍內(nèi)的線性關(guān)系。
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