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论文一经发表,立刻引起国内外广泛关注。12月21日,IEEE的旗舰出版物IEEE Spectrum对该工作给予高度评价,称该系统高度精确且无创:
the system proved highly accurate, as gauged against finger sticks or blood drawn through an arm vein at multiple time points. And it did so without any signs of irritation, pain or inflammation at the skin surface—unlike some other non-invasive glucose monitoring systems that have been tried.
西班牙先锋报、美国著名科技博客Gizmodo等国际媒体也对该成果进行了深度报道。中国科学院院士黄维教授在接受知社采访时也对这一工作高度赞赏:
冯雪教授等创造性地设计并制作了一种新型的智能电子皮肤,创新性地将柔性电子技术与无针连续血糖监测技术进行了结合,同时实现了无痛、方便、快捷的血糖测试。该项发明通过纸电池供电的柔性电极将附近血管的葡萄糖输送富集到皮肤表面,并实施精准检测。此工作展示了智能柔性电子技术在医疗检测领域可为居民健康提供更广泛的服务。
在这一工作中,冯雪课题组发展了基于力学-化学耦合原理的电化学双通道无创血糖测量方法,利用可以与人体自然共型贴附的柔性电子器件,对皮肤表面施加不会引起皮肤不良反应的电场,通过离子导入的方式改变组织液渗透压,调控血液与组织液渗透和重吸收平衡关系,驱使血管中的葡萄糖按照设计路径主动、定向地渗流到皮肤表面,继而通过只有3.8微米厚的超薄柔性生物传感器件进行高精度测量。
基于电化学双通道的无创血糖测量方法示意图和实验图
为了实现皮肤表面的微量葡萄糖精准测量,冯雪课题组结合多年的可延展柔性电子器件研究经验,基于力学原理在1.2微米厚的薄膜上制备了具有四层功能层的类皮肤生物传感器。通过制备器件表面微结构实现了纳米级厚度的电子介体电化学沉积,利用基于液体表面张力和蒸发毛细力的仿生液滴转印方法,将多层超薄生物传感器从制备基底上无损地剥离下来,实现整体厚度只有3.8微米的类皮肤柔性生物传感器的制备。该传感器具有130.4μA/mM的葡萄糖测量灵敏度和对葡萄糖的高度选择性,重复测量误差<1%。
类皮肤生物传感器及结构示意图
与中国人民解放军空军总医院合作开展的临床实验结果表明,基于该电化学双通道无创测量原理与类皮肤生物传感器的无创血糖测量系统,其对人体血糖浓度测量的结果与血糖仪及金标准静脉血血糖浓度测量结果的相关度达到0.9以上,具有医疗级监测和诊断的巨大潜力。
美国工程院院士、中国科学院外籍院士、欧洲科学院外籍院士黄永刚教授在接受知社采访时介绍说:冯雪课题组发表在Science Advances的论文,开拓性发展了类皮肤柔性器件的设计与制备方法,利用类皮肤柔性器件建立的无创血糖测量医学方法,是医疗级无创血糖监测发展的里程碑事件,对全球数以亿计的糖尿病患者具有极其重要的现实意义。另一方面,这一成果是力学、材料、信息、医学等不同领域深度交叉融合产生的,充分体现了学科交叉的巨大效能及其对前沿创新研究的牵引作用。
此外,冯雪课题组关于超薄柔性类皮肤生物传感器设计、制备和测试方法的研究成果在微电子国际顶级会议IEDM 2017上发表并做邀请报告。IEDM(International Electron Devices Meeting,IEEE国际电子器件会议),在国际微电子领域具有权威的学术地位和广泛的影响力。该会议主要报道国际微电子器件领域的最新研究进展,是著名高校、研发机构和行业领军企业报告其最新研究成果和技术突破的主要平台。