Nat Rev Bioeng | 麦克马斯特大学与滑铁卢大学联合研发生物传感器Aptalyzer，实现可穿戴式连续胰岛素监测

Aptalyzer 的核心创新在于它克服了传统酶传感器无法检测非酶活性分子（如胰岛素）的局限，并解决了长期佩戴的生物相容性问题。

该设备采用了“水凝胶微针（Hydrogel Microneedles）”作为皮肤接口。

动态溶胀： 与刚性微针不同，这种水凝胶微针在插入皮肤后会吸收间质液并发生溶胀，变得柔软。这不仅能防止微针断裂或脱落，还能作为一条高效的“分子高速公路”，让大分子蛋白（如胰岛素）快速扩散到下方的电极表面。

生物相容性： 这种柔软的界面极大地减少了异物反应，适合数天的连续佩戴。

为了检测没有氧化还原活性的胰岛素，Aptalyzer 使用了“电化学适配体（Aptamer）”技术。

构象开关： 电极表面修饰了带有氧化还原标记的DNA适配体。当胰岛素分子与适配体结合时，适配体会发生构象改变，导致电化学信号（电流）发生变化。这种机制具有极高的特异性和灵敏度，能够直接将分子结合事件转化为电信号。

差分测量： 为了消除体内复杂环境带来的信号漂移，系统采用了差分测量设计，确保了在活体环境中的信号稳定性。

《Aptalyzer的组件构成与基于适配体的信号产生机制》

Aptalyzer 的出现使得“全闭环”人工胰腺成为可能。

精准给药： 它可以实时测量患者体内真实的胰岛素水平，而不是依赖估算，从而让自动胰岛素输送系统（AID）能够根据个体的实际代谢情况精准调整剂量。

故障预警： 它可以即时检测到胰岛素输注失败（例如管路堵塞或泄漏），这是目前仅靠血糖监测无法做到的。在动物模型中，Aptalyzer 已经展示了长达数天的连续监测能力，并能准确追踪外源性胰岛素注射后的体内浓度变化。

尽管Aptalyzer展示了诱人的前景，但要像CGM一样普及，仍需跨越几道技术和商业门槛：

间质液中的胰岛素浓度通常低于血浆，且存在时间滞后。如何建立精确的药代动力学模型，将ISF中的读数准确映射到血浆水平，是临床应用的关键。

 将柔软的水凝胶微针与精密的电极芯片集成，并进行大规模低成本制造，是一个工程挑战。此外，适配体在体温下的长期稳定性（防止核酸酶降解）也是确保传感器能连续工作10天以上的难点。

 作为一种全新的“首创”（De Novo）设备，Aptalyzer 需要向FDA提供大量临床数据来证明其安全性和有效性。特别是需要证明其在减少低血糖事件和酮症酸中毒方面的直接临床获益，才能获得广泛的医保报销。

Aptalyzer 代表了可穿戴生物传感器的下一代方向——从单一的代谢物（如葡萄糖）监测，转向复杂的蛋白质生物标志物监测。

对于糖尿病患者而言，这意味着更安全的治疗和更少的生活干扰。更广义地说，这种“微针+适配体”的通用平台技术，未来完全可以扩展到皮质醇（压力监测）、肌钙蛋白（心脏病预警）或细胞因子（炎症监测）等其他关键指标，开启个性化医疗的新篇章。