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印度理工學院卡拉普爾分校開發出小型血液酸鹼值感應器

印度研究人員成功開發出一種小型感應器,初步試驗證明,它可用來檢測血液酸鹼值。相較於傳統儀器,新感應器體積小、檢測所需時間短,且敏感度高。研究人員表示,若其通過更多試驗,未來有可能取代傳統檢測儀。      
     
一般來說,我們可經由酸鹼值判斷受測溶液中的氫離子數,溶液若是酸性,酸鹼值在七以下,氫離子較多。血液是一種十分穩定的緩衝系統,其酸鹼值通常維持在7.35到7.45之間,使體內許多生化反應順利進行,正常成人的動脈血又比靜脈血略高。血液酸鹼值一旦低於6.9,或超過7.7時,就會有生命危險。     
     
新感應器不像傳統儀器靠「血液電位差」來測血液酸鹼值,而是藉著「血液電阻抗」來測量,只要檢體在生理酸鹼值範圍內,新感應器都可以發揮良好的檢測效果。再者,新感應器是仰賴靜脈血來檢測,以動脈血為檢體的傳統儀器有三個電極,所以體積較大,且檢測耗時。 
     
這種感應器裡有一個鑲在玻璃基板裡的鋁製陰極,玻璃基板連著兩個陽極,陽極間敷有一條鋁膜,使用者撕去鋁膜中心點周圍的一小段鋁膜後,陽極之間即產生一條小縫。     
     
印度理工學院卡拉普爾分校(IIT Kharagpur)醫學科技學院教授,同時也是此研究論文通訊作者的達斯(Soumen Das)說明,「電極外都裹著二硫化鉬的奈米粒子,陽極縫隙周邊部分面積壓上了納菲薄膜,所以只需少量檢體即可檢測。」     
     
鋁製電極表面壓上的納菲薄膜能選擇性地讓氫離子穿透電極,納菲膜的這種特性使其導電性增加,並降低其電阻。另一名論文撰稿者穆克吉(Ranjan Mukherjee)表示,「因為這一層薄膜氫離子變成了行動離子,所以當酸鹼值降低時,導電性卻增加。」     
     
用於測量酸鹼值的電極若只壓上納菲薄膜,它的測量敏感度是每一級度374歐姆,但塗了二硫化鉬奈米粒子,再壓上納菲薄膜的電極,敏感度增加至每一級度6193歐姆。     
     
科學家在初步研究中,利用微血管血液證明了預測的血液酸鹼值接近靜脈血酸鹼值。舉例來說,利用血液氣體分析法測出的靜脈血酸鹼值是7.39時,用新感應器測的結果是7.38,這種新感應器顯然可用來製成血液酸鹼值檢測儀。     
     
此外,新感應器能在10秒內測出血液酸鹼值,遠快過市面上現有檢測儀需要的30到40秒,比血液凝成血栓需要的時間還少,因此受測者使用新感應器時無須借助肝抗凝血素heparin,可避免檢測結果受抗血栓藥物影響。達斯表示,「這是新方法,所以我們必須進行更多試驗去驗證它,這是一項驗證概念的研究。」此研究報告收錄在最新一期英國皇家化學會期刊《RCS Advances》。
     
     

更新日期 : 2017/02/15