来源：绿钥学术
香港理工大学苏众庆教授、中国科学院深圳先进技术研究院孟龙研究员联合韩国科学技术院Jae-Woong Jeong团队开发了一种可穿戴声学可读微针贴片，实现无酶、微创、长效的连续血糖监测，并在体外和动物实验中验证了其稳定性、选择性和长期监测潜力。相关成果以“Augmenting ultrasound for continuous glucose monitoring via a wearable acoustically readable microneedle patch”为题发表在《Science Advances》期刊上。
糖尿病是威胁全球健康的常见内分泌疾病，持续血糖监测（CGM）是早发现血糖异常、及时干预的核心手段。传统指尖采血检测有创且无法连续监测，目前商业化的微创 CGM 技术多依赖酶促反应，但酶存在活性寿命短、成本高、储存条件严苛等问题，限制了其临床与日常普及。无酶葡萄糖响应材料（尤其是水凝胶）凭借高灵敏度、生物相容性好、无酶依赖等优势成为研究热点，但其体积变化的检测多采用光学方式，易受背景光、人体运动等环境干扰，且常需添加显色 / 荧光试剂，存在生物毒性与生理环境失活风险；超声虽能安全、稳定地在体检测水凝胶形变，且可避免光学检测的缺陷，但现有超声结合水凝胶的血糖监测方案多为植入或注射式，侵入性较强，缺少可穿戴、非手术、适配普通超声设备的实用化路径，难以满足居家长期无创连续血糖监测的需求。
本研究开发了一种无酶、可穿戴、声学可读的微针贴片（ARMPatch），作为普通超声探头的 “声学接口” 实现连续血糖监测。该贴片以苯硼酸（PBA）功能化的葡萄糖响应水凝胶为基材，内部嵌入生物相容性二氧化硅微球以提升超声成像对比度；微针仅微创穿透表皮，与组织液接触后会随葡萄糖浓度变化发生可逆溶胀，溶胀程度可通过标准超声设备精准测量微针长度变化来量化，进而反映血糖水平。体外实验表明，该贴片在 0–40 mM 葡萄糖范围内具有毫摩尔级检测灵敏度，响应时间 30–60 分钟，可稳定工作长达 56 天，且对果糖、半乳糖、乳酸、钠离子等常见干扰物具有良好选择性；动物在体实验验证，该贴片可在自由活动的小鼠身上稳定佩戴 7 天，微针溶胀程度与血糖变化呈显著线性相关，皮肤创伤轻微且快速恢复，生物安全性优异。团队还建立了化学–力学耦合模型解释微针溶胀机制，证明该平台可拓展至其他生物标志物检测，为无酶、微创、低成本、长寿命的连续血糖监测提供了全新技术方案，也拓展了常规超声在可穿戴生物传感中的应用边界。
图1 无酶、可穿戴声学可读微针贴片的概念、材料和制造
图2 使用 ARMPatch 的连续血糖监测：体外测试
图3 动物模型的概念验证演示
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