パデュー大学のセンサーが他の非侵襲的方法よりも優れた尿酸値を測定(Purdue sensors measure uric acid levels better than other noninvasive methods)

ad

2023-11-08 パデュー大学

◆ウー氏らは、人間の汗中の尿酸を監視する柔軟で非侵襲的なセンサーであるEPICSを開発しました。彼らは、非毒性で生体適合性があり、電気化学的に活性な物質である酸化亜鉛からセンサーを作成しました。EPICSは、人体からの機械的エネルギーなど、本来無駄になるエネルギーによる性能向上の可能性を提供する設計です。
◆ウー氏は、「基本的な圧電触媒原理は、他の触媒特性を持つ圧電材料にも拡張でき、バイオ医薬品および農業分野での高性能センシングに利用できる」と述べています。EPICSは、2021年夏以来、パデュー大学のFlex Labでテストされており、従来のUAセンサーよりも優れた性能を発揮しています。
◆ウー氏らは、EPICSデバイスが、機械的に変形した酸化亜鉛ナノロッドの表面でのUAの電気化学酸化中に圧電触媒作用によって小さな圧縮歪みを増幅し、UA感知性能を4倍向上させたことを示しました。

<関連情報>

柔軟なピエゾ電極触媒尿酸センサー Flexible piezo-electrocatalytic uric acid sensor

Jing Jiang, Ruifang Zhang, Meng Hao Lee, Wenzhuo Wu
Nano Energy  Available online 12 October 2023
DOI:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108978

Abstract

Non-invasive longitudinal monitoring of uric acid (UA) levels in human sweat could enable unprecedented diagnosis, therapy, and prognosis of numerous physiological and psychological conditions with societal and economic impacts. However, state-of-the-art flexible UA sensors are limited by their complicated fabrication processes, sophisticated instruments, expensive raw materials, and unsatisfactory detection performance. In this study, we designed and implemented for the first time a flexible piezo-electrocatalytic uric acid sensor (EPICS) based on ZnO nanorods. We demonstrated that the EPICS devices achieve a 4-fold enhancement in the UA sensing performance with a small compressive strain (-0.9%), boosted by piezo-electrocatalysis during the electrochemical oxidation of UA on the surfaces of mechanically deformed ZnO nanorods. The EPICS devices exhibited a superior sensitivity of 3.91 µA µM-1 cm-2 and a limit of detection of 0.086 µM, outperforming all reported flexible electrochemical UA sensors. Our design allows the possibility of non-invasive monitoring of UA with a boosted performance by otherwise wasted mechanical energy, such as that from the human body. The fundamental piezo-electrocatalytic principles can also be extended to other piezoelectric materials with catalytic properties for high-performance sensing in the biomedical, pharmaceutical, and agricultural areas.

Graphical Abstract

パデュー大学のセンサーが他の非侵襲的方法よりも優れた尿酸値を測定(Purdue sensors measure uric acid levels better than other noninvasive methods)

A flexible piezo-electrocatalytic uric acid sensor (EPICS) based on ZnO nanorods was demonstrated and investigated by elucidating the charge transfer between mechanically deformed ZnO nanostructures and uric acid molecules.

医療・健康
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました