棒棒糖传感器:舔一口,两分钟测出体内药物浓度
南加州大学团队把微型实验室塞进棒棒糖形状的外壳,靠石墨烯传感器分析唾液,两分钟内即可检出对乙酰氨基酚。
唾液里藏着不少关于身体健康的信息,科学家甚至能借助它发现心力衰竭的迹象。但说实话,取样这件事本身并不好玩,对孩子来说尤其如此。南加州大学的研究团队最近想出了一个办法,让医学检测不再那么“苦”——这次是真的不苦。
这款名为 Lollylab 的装置外形借鉴了棒棒糖,内部却塞进了一套微型实验室。它由两个带杆和圆头的塑料件扣合而成:圆头顶部开有小孔,玻璃纤维杆内部贴着纸。唾液从顶部小孔进入,顺着杆向下流动,大约 60 秒后抵达位于装置底部的石墨烯传感器。
这套“微型实验室”检测的对象是对乙酰氨基酚,也就是常见的止痛、退烧和感冒药成分。尽管含该成分的药物多属非处方药,但过量服用后果相当严重,可能造成肝损伤。涉及儿童的用药剂量失误,风险尤其高。
研究团队选择对乙酰氨基酚还有另一个原因:它在唾液中的浓度能相当准确地反映其在血液中的水平。这意味着无需抽血,就有望完成药物检测与监测。而且检测所需唾液极少,大约 0.3 毫升,也就是六滴左右。
糖果外壳不只是装饰
Lollylab 最讨喜的地方,是圆头外层裹着一层红色蜜桃味的糖壳。它看起来像可选的“加分项”,实际上有明确的实用价值:熟悉、对孩子友好的外形让使用者可以直接舔舐装置,从而轻松采集唾液。
检测依靠的是激光诱导石墨烯制成的电极。这类电极已被广泛应用于可穿戴健康监测、环境传感和水净化系统。当含对乙酰氨基酚的唾液接触电极表面时,会触发化学反应,产生的电信号可被传感器测量,从而判断药物是否存在。
初步验证与下一步
研究人员分别用人工唾液和真实人类唾液做了测试。人体研究规模很小:6 名成年人服用对乙酰氨基酚后,通过舔舐 Lollylab 提供样本。装置在不到两分钟内检出药物。参与者还表示,这种方法比用传统拭子采集唾液更简单、更舒适。
尽管结果积极,这项技术仍处在早期阶段,Lollylab 目前也只是实验性原型。研究团队计划开展更大规模的研究,并把这一技术扩展到唾液中其他物质的检测。如果进展顺利,人们看待医学检测的方式或许会因此改变——而成年人心里,可能和孩子一样期待这种检测方式。
来源:American Chemical Society(相关论文发表于 ACS Sensors,DOI: 10.1021/acssensors.6c00691)
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