近日，深圳大學蘇磊課題組開發(fā)了一種創(chuàng)新的微針陣列電化學傳感器，用于實時監(jiān)測皮膚間質液中的尿酸濃度。該研究成果以“MOFs-on-MOFs modified wearable electrochemical microneedle array for uric acid detection"為題發(fā)表在《Biosensors and Bioelectronics》上。

 1. 微針陣列與MOFs材料的結合 

本研究利用金屬有機框架（MOFs）材料的優(yōu)異性能，結合了“MOFs-on-MOFs"策略，將HKUST-1和Eu-MOF納米復合物修飾在絲網印刷電極（SPE）上，以提高電極的表面積、電極材料的孔隙度和電子轉移效率。通過這種設計，團隊成功地開發(fā)了一種高靈敏度的尿酸檢測傳感器，能夠實現對皮膚間質液（ISF）中尿酸濃度的精確監(jiān)測。

圖1. 展示了HKUST-1@Eu-MOF納米復合材料的合成過程。

 2. 創(chuàng)新的微針陣列設計 

為了進一步提升檢測性能，團隊使用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術（nanoArch^® S140，精度：10μm）制備空心微針陣列（HMNsAP）與帶有微閥和真空管的裝置結合，優(yōu)化了皮膚間質液的提取過程。在實際應用中，該微針陣列可以沒創(chuàng)地穿透皮膚，收集到足夠的間質液樣本進行尿酸分析，極大地提升了檢測的便捷性與舒適性。該設備通過微閥有效調控液體流動，避免了反向流動的風險，確保了操作的安全性。

圖2. 展示了微針陣列傳感器（HMNsAP）的設計和集成過程。（a）展示了HMNsAP的3D打印設計及其幾何參數；（b-e）則展示了微針陣列的掃描電鏡圖像，重點展示了不同微針的形狀、尺寸及其結構。（f-h）展示了該設備在實際應用中的集成和組裝。

 3. 高效的尿酸檢測性能 

通過對大鼠皮膚樣本進行體外實驗，傳感器在不同濃度的尿酸檢測中表現出優(yōu)異的回收率（98.6%–100.4%）和高度的選擇性。值得一提的是，該傳感器的檢測限為20 nM，具有很強的重復性和穩(wěn)定性，能夠長期監(jiān)測尿酸水平。通過實時的動態(tài)電位掃描（DPV）測試，傳感器能夠精確地檢測到從0.02 μM到600 μM范圍內的尿酸濃度，顯示出其廣泛的應用潛力。

表格1. 通過差分脈沖伏安法對大鼠離體皮膚樣本中尿酸檢測的定量分析。

圖3. 展示了使用電化學傳感器（HKUST-1@Eu-MOF/SPE集成的HMNsAP）進行尿酸（UA）檢測的性能。

 4. 個性化健康監(jiān)測的未來 

本研究不僅展示了一種具有高靈敏度、高選擇性和高穩(wěn)定性的新型穿戴式尿酸監(jiān)測傳感器，還為個性化健康管理提供了新的解決方案。通過結合高性能MOFs材料和創(chuàng)新的微針系統(tǒng)，這種傳感器可以在非侵入性的情況下，實時監(jiān)測皮膚間質液中的尿酸水平，為早期診斷、病情監(jiān)控和個性化醫(yī)療提供了強有力的支持。未來，我們相信這種微針陣列傳感器將在臨床和生物醫(yī)學研究中發(fā)揮重要作用，尤其是在尿酸相關的疾病（如痛風和慢性腎病）的早期發(fā)現和管理方面。