mile米乐官方网站 开发用于测量血糖水平的电极

米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）化学工艺研究部，首席研究员伊藤哲二，副研究主任长谷川泰久等人为 Technomedica Co, Ltd 国立大学法人东北大学先端材料研究所 (WPI-AIMR) 首席研究员吉田明子 Hirotomo Nishihara 教授（多学科材料科学研究所，研究生）环境科学学院）、富士硅化学株式会社、日本电子株式会社研究开发组组长井泽健一、副首席研究员作田佑介等人正在合作开发血液杂项（京扎都）

血糖水平由过氧化氢 (H) 决定，过氧化氢是在酶（葡萄糖氧化酶：GOx）氧化葡萄糖过程中产生的。₂O₂)铂(Pt)工作电极进行电化学测量使此时产生的电流与葡萄糖浓度相对应。然而，H₂O₂分解潜力与血液中溶解氧和维生素C（抗坏血酸）的分解电位重叠，因此为了准确测量，需要事先去除这些杂质。使用传统 Pt 电极的传感器具有不受溶解氧影响的分解电位。₂O₂并用污染物去除膜去除维生素C。在这项研究中，我们将 H₂O₂反应普鲁士蓝 (PB)的PB/G/PSS作为工作电极，可以改变溶解氧和维生素C的分解电位，而H₂O₂开发的葡萄糖传感器可以测量0至270 mg/dL的更广泛范围内的血糖浓度，包括空腹血糖水平（葡萄糖浓度：70至100 mg/dL）。此外，工作电极和参考极

新开发的葡萄糖传感器不需要污染物去除机制，可以测量血糖和乳酸水平，近年来需求不断增加血气分析仪的小型化此外，由于不使用Pt等贵金属，因此有助于稳定供应并降低制造成本。

有关该技术的详细信息将于 2025 年 5 月 12 日发布。ACS 电化学”以及封面（补充期刊封面）。

血气分析仪可测量血液中的氧分压和二氧化碳分压、pH 值等，对于紧急医疗救护中了解患者病情的紧急程度至关重要。近年来，还推出了血气分析仪，除了血气之外，还可以同时测量血糖水平和乳酸水平，这有助于识别意识障碍的原因，从而可以快速测量各种项目。然而，紧急情况现场需要更快速的测试，并且对小型和高度便携设备的需求正在增加。此外，血气分析使用动脉血，这给患者带来了沉重的负担，并且需要能够对少量血液进行测试的设备，特别是在儿科医学中。

血糖水平是血液中葡萄糖被酶 (GOx) 氧化过程中产生的 H₂O₂葡萄糖在工作电极处分解，测量此时产生的电流与葡萄糖浓度的关系。传统的葡萄糖传感器是H₂O₂的分解潜力与杂质氧和维生素C的分解电位重叠，必须除去这些杂质才能进行准确测量。这种移除机制使传感器结构变得复杂，阻碍了与其他传感器的集成，并且使得设备的小型化变得困难。此外，电极使用贵金属Pt（图1（a）），这在制造成本和材料供应方面带来了问题。

AIST 正在继续开发使用 PB/G/PSS 的小型传感器，迄今为止，通过使用 PB/G/PSS 作为参比电极，成功地抑制了工作电极上的银 (Ag) 污染，并延长了小型氧传感器的使用寿命。2024 年 8 月 20 日 AIST 新闻稿）。这次，基于使用PB/G/PSS作为工作电极来改变污染物溶解氧和维生素C的分解电位的想法，我们与Techno Medica Co, Ltd、东北大学、Fuji Silysia Chemical Co, Ltd和JEOL Ltd合作，针对实现不需要污染物去除机制的紧凑型葡萄糖传感器进行研究。

该技术使用涂有石墨烯 (G)、H 的多孔二氧化硅球 (PSS)₂O₂反应的普鲁士蓝（PB）的PB/G/PSS作为工作电极（图1（b）），无需传统葡萄糖传感器存在的污染物去除机构，从而可以简化血气分析仪的结构并实现小型化。此外，由于不使用贵金属（Pt），因此可以降低成本。在检测血液中葡萄糖的酶传感器中，当酶 (GOx) 氧化葡萄糖并将其转化为葡萄糖酸内酯时，就会产生 H₂O₂这个H₂O₂在工作电极上分解并检测为电信号（电流）。然而，当使用 Pt 电极时，H₂O₂的分解潜力（约02V以下）与血液中溶解氧和维生素C等杂质的分解电位重叠（图2（a）），因此无法不受杂质影响地准确测量葡萄糖浓度。本研究采用PB/G/PSS作为工作电极，H₂O₂11618_11738潜在窗口已经形成。这使得 H₂O₂的当前幅度进行葡萄糖定量此外，由于不使用贵金属，因此可以降低成本。此外，该传感器能够使用极少量的血液模拟液测量0至270 mg/dL范围内的血糖，包括空腹血糖水平的浓度范围（葡萄糖浓度：70至100 mg/dL）。

该传感器消除了干扰测量的物质的影响，例如血液中的溶解氧和维生素C，以及葡萄糖氧化反应产生的H₂O₂可以准确检测到。这是因为，通过使用PB/G/PSS作为工作电极，我们能够改变每种物质开始分解的电压（分解电位），从而产生适合测量的“电位间隙（电位窗口）”。

另一大特点是它具有“无贵金属结构”，通过使用PB/G/PSS而不是使用Ag/AgCl电极作为参比电极，完全消除了Pt和Ag等贵金属（图3）。它不使用传统上所需的贵金属，大大降低了成本，是一种新型、环保、可持续的测量技术。

通过选择合适的氧化酶，该技术有望应用于除葡萄糖和氨基酸之外的糖类生物传感器。未来，我们计划将开发的小型酶传感器整合到血气分析仪中。这使得能够在医疗环境中进行现场分析，并有助于提高 QOL（生活质量）。

已出版的杂志：ACS 电化学
论文标题：环境可持续、不含贵金属的酶传感器能够在抗坏血酸存在下发挥作用
作者：Akiko Yoshida、Zheng-Ze Pan、Mutsuhiro Ito、Kenichi Izawa、Yuka Megishi、Yusuke Sakuda、Yukinori Noguchi、Yasuhisa Hasekawa、Tetsuji Itoh 和 Hirotomo Nishihara
DOI：101021/acselectricchem5c00045

工作电极、对电极、参比电极

构成电化学传感器的电极。工作电极是测量目标的H₂O₂反应。对面是H₂O₂作为工作电极的伙伴的电极，电流根据浓度流过该电极。参比电极是作为电位标准并测量和控制工作电极电位的电极。[返回来源]

分解潜力

进行电解时，物质在电极上开始分解（氧化或还原反应）所需的最小电压。[返回来源]

普鲁士蓝 (PB)

一种深蓝色物质，其中氰化物离子与铁离子强烈结合，形成稳定的化合物。与传统工作电极不同，通过使用普鲁士蓝，它不会受到污染物的影响。[返回来源]

血气分析仪

测量血液中氧气和二氧化碳分压、pH 等的医疗设备。对被送往急诊室的患者或失去知觉的患者进行紧急测试，使用动脉血来评估肺气体交换、酸碱平衡和代谢状态。近年来，除氧气和二氧化碳外，钠（Na⁺)，钾 (K⁺)，钙 (Ca²⁺)，抓取 (Cl^-)等电解质外，检测项目中还增加了血糖和乳酸水平的测量。[返回来源]

潜在窗口

电极上不发生除测量目标以外的反应（氧化/还原反应）并且可以进行稳定的电化学测量的电位范围。[返回来源]