二、FESS利用整合素创建有效的生物信息交换
为了创建有效的生物途径,研究人员选择一种细胞粘附分子——整合素,可有效地在细胞内和细胞外基质之间进行生理信息交换。FESS装置通过微流体结构中的应变隔离区域实现了整合素样功能。他们将FESS设计为垂直导电的双面胶和由多个垂直堆叠的薄膜组成的柔性微流体生物分析薄膜系统。这些膜包括粘合各向异性导电膜(ACF)、贵金属电极阵列膜、生化膜、微流体膜和皮肤粘合膜。他们将完整的薄膜系统用胶带粘贴到读出电子设备上,而无需连接器,并且接触电阻最小,可以将任何电接触转换为化学或生物传感器。该团队使用FESS开发了原理证明、自成一体的生物标记物感应智能手表,以用于监测久坐和高运动环境下个人的汗液代谢物分布。
应变隔离信号互连的FESS应变模拟与表征。
在该装置中,ACF的垂直电导率促进了平面外信号互连,从而避免了人体运动引起的不希望的信号路径应变效应。该团队对FESS的机械粘合特性进行了表征,以确保FESS与电子产品之间的粘合力高于FESS与干性或活跃出汗的皮肤之间的粘合力。该团队测试了将ACF层从印刷电路板上的FESS剥离所需的力,结果显示了基于FESS的牢固的电子互连,非常适合在人体上应用。
三、实验检测FESS信号转导与生物标记能力
研究人员然后测试了FESS的信号转导能力。他们将贵金属电极图案化到ACF上,以实现生物化学到电信号的传递,然后沉积生物化学薄膜来分析感兴趣的生物分子目标。他们测试了金属图案化ACF在未修饰金(Au)和铂(Pt)纳米粒子修饰金(Au)上两种常用电极表面的电化学活性。本研究中所研究的电分析方法提供了回答生物标记物读数的样本,以实时了解汗液生物复合物的变化。
机械变形后ACF基互连电阻测试。
在接下来的几个实验中,研究小组展示了FESS在用户日常活动中监测生物标记物的能力。为了实现这一目标,他们将FESS集成到一个定制开发的智能手表中,作为包含模拟/数字电路的物联网模型设备、蓝牙收发器和用于系统级功能(包括信号和用户命令处理、显示和无线数据通信)的液晶显示屏。基于FESS的智能手表的性能与恒电位仪类似。科学家们将完整的智能手表贴在皮肤上,没有外部包装或固定装置,作为一个独立的单元用于无线生物标记物传感。液晶屏显示生物标记物测量的实时读数和时间剖面,而蓝牙接收器将读数转发给定制开发的移动应用程序,以便将数据上传到云服务器以进行进一步分析。