Microsystems & Nanoengineering | 突破！中科大团队利用纸基 SGR/MCC 柔性微针传感技术实现连续血糖监测颠覆传统高成本硬质穿戴方案

这项研究的核心突破在于对微针传感器底层材料和制造工艺的全面重构，成功实现了“刚柔并济”的穿戴体验与低成本制造的统一。

1. 刚柔并济的材料创新

· 柔性呼吸基底： 团队没有使用传统的刚性聚合物，而是将具有高柔韧性的牙龈掩膜树脂浸入普通的纸张中作为基底。这种“树脂浸渍纸”既保留了纸张的低成本和环保特性，又赋予了贴片极佳的皮肤贴合度。

· 高强度微针体： 微针针体采用了一种新型的紫外光固化复合材料——外科导板树脂（SGR）与微晶纤维素（MCC）的混合物。MCC 的加入有效解决了纯树脂固化时的体积收缩问题，使得微针具备了足以刺透皮肤角质层的机械强度，同时保持了良好的生物相容性。

2. 石墨烯喷涂取代贵金属电极

传统的固体微针通常需要通过昂贵的真空溅射技术镀上一层金或铂来导电。本研究采用了一种简单高效的空气喷笔涂层技术（Airbrushing），将石墨烯导电墨水均匀喷涂在微针表面，随后层层喷涂 TTF 介体、葡萄糖氧化酶（GOx）、壳聚糖和 Nafion 保护膜。这不仅大幅降低了制造成本，还有效扩大了电极的电化学活性表面积。

为了更直观地展现本研究在 CGM 领域的代际与成本优势，下表将其与目前主流的几种血糖监测物理形态进行了横向对比：

研究团队在多个维度严格验证了该微针阵列的传感性能，展现出迈向临床的坚实潜力。

1. 高度特异性与抗干扰能力

在模拟体液、猪血浆以及壳聚糖-琼脂糖水凝胶（模拟皮肤）中，该传感器在 0 至 10 mM 的葡萄糖生理浓度范围内展现出极好的线性响应和高灵敏度。更为关键的是，面对间质液中常见的干扰物（如尿酸、抗坏血酸、多巴胺），该涂层架构表现出了优异的电化学特异性，有效排除了非目标信号的干扰。

2. 活体小鼠原位监测验证

在活体实验阶段，研究人员将该微针阵列贴片直接按压在小鼠剃毛后的腹部皮肤上，进行了连续的实时监测。

上图展示了活体小鼠皮下间质液（ISF）血糖连续监测的全过程及验证数据。克拉克误差网格（Clarke error grid）分析表明，微针阵列原位提取的 ISF 血糖读数与尾血血糖的参考值高度吻合（数据点均落入高准确度的A区），且组织切片显示插拔后未见明显的皮肤真皮层红肿或破坏性炎症反应。

中国科学技术大学团队的这项工作，为可穿戴医疗设备的设计提供了一个重要的工程学启示：高性能与高成本并非必然绑定。通过巧妙结合纸基材料、复合微晶纤维素以及低成本的喷涂石墨烯工艺，该团队成功打造了一款具备极高商业化潜力的 CGM 原型。

然而，要将这种环保、低成本的微针贴片转化为可供糖尿病患者日常使用的医疗产品，仍需跨越以下挑战：

· 人体超长期佩戴的稳定性： 活体小鼠实验验证了短期内的精确度，但目前的商业 CGM 设备佩戴周期已长达 14 天。在人体复杂的出汗、摩擦以及洗澡等日常环境下，纸基基底与表面酶涂层能否经受住长达两周的机械与化学考验，仍需大规模的人体临床试验数据支撑。

· 电子模块的外形优化： 目前的原型系统采用了分体式设计，尽管降低了抛弃成本，但其电子背板的体积和集成度仍有优化空间。未来需要进一步压缩模拟前端（AFE）和蓝牙模块的封装体积，使其在形态上更接近甚至超越现有的硬币大小的商业 CGM 发射器。