对乙酰氨基酚是导致美国儿童急性肝衰竭的首要原因，但传统血检对儿童极不友好。
南加州大学团队在《ACS Sensors》发表最新研究，推出了一款名为Lollylab的棒棒糖状设备。它将唾液采集与激光诱导石墨烯电化学传感器集成于一体，儿童只需舔舐糖果60秒，即可完成对乙酰氨基酚水平的无创检测。
在7名成年受试者的人体试验中，该设备成功捕捉到了服药前后的唾液药物浓度变化，且所有参与者均表示其体验优于传统唾液采集套件。
儿科药物监测的“抽血困局”与破局尝试
对乙酰氨基酚（Acetaminophen，又称扑热息痛）是世界上最常用的非处方止痛退烧药。然而，这种广泛可得的药物也是一把双刃剑。根据文献数据，美国每年有超过6000万人每周服用对乙酰氨基酚，由此引发的药物毒性导致约56,000次急诊就诊、26,000次住院和500例死亡，其中半数为意外过量。更令人担忧的是，它是导致儿童急性肝衰竭的首要原因，也是美国肝移植最常见的诱因。
对于儿科患者而言，准确监测对乙酰氨基酚血药浓度至关重要，尤其是在疑似过量或家长不确定用药剂量的模糊地带。然而，现状却极为尴尬：目前市场上根本不存在针对该药物的即时检测（Point-of-Care, PoC）设备。 传统的金标准——高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）虽然精准，但设备昂贵、操作复杂、耗时漫长，根本无法用于急诊或家庭场景。
那么，能否用唾液替代血液？文献指出，唾液中对乙酰氨基酚的浓度与血浆浓度高度相关，唾液/血浆比值（S/P）在多项研究中被证实接近1.0（例如，单次口服500 mg后，该比值为0.95 ± 0.19）。这意味着唾液是一种极具潜力的无创替代样本。
但新的问题随之而来：传统的唾液采集套件（如吐唾沫、吸管、拭子）对儿童极不友好，往往需要几分钟才能产生足够体积的唾液，且需要专门的刺激工具（如咀嚼棒）。更关键的是，这些样本通常需要送回实验室分析，无法实现即时反馈。
“我们能否设计一种设备，既能刺激儿童主动分泌唾液，又能直接在设备内部完成检测，彻底消除样本运输的延迟？”——这正是Lollylab试图回答的核心问题。
受华盛顿大学CandyCollect项目（一种用于检测化脓性链球菌的棒棒糖状采样器）的启发，南加州大学团队推出了第二代“棒棒糖实验室”（Lab-on-a-Lollipop）。与CandyCollect仅作为采样工具不同，Lollylab首次将唾液采集与电化学分析集成于一体，并成为首个在人体受试者中得到验证的糖果嵌入式传感器设备。
解构技术——Lollylab的工作原理与核心创新
Lollylab的核心设计哲学是“一体化”与“极简交互”。它并非简单的棒棒糖，而是一个精密的微流控与电化学检测平台。
设备结构：
Lollylab由两半注塑成型的聚苯乙烯外壳（基座与盖板）组成，组装后内部形成一个微流控通道。通道末端放置一块玻璃纤维纸，作为吸收唾液并与电极接触的界面。基座背面有9个直径3 mm的圆形进样口。盖板圆形头部覆盖着一层由异麦芽糖醇（Isomalt）、食用香精和色素制成的糖果外壳。
工作原理：
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1. 唾液采集与运输：当儿童将Lollylab放入口中，糖果外壳刺激唾液分泌。唾液通过进样口进入微流控通道，在毛细作用下沿通道流动，空气从棒棒糖柄底部的开口排出。 -
2. 电极接触：唾液逐渐被玻璃纤维纸吸收。一旦玻璃纤维完全饱和（约需300 μL唾液，耗时约60秒），它便与嵌入柄部的激光诱导石墨烯（LIG）电极 sensing zone 建立稳定接触。 -
3. 电化学检测：通过便携式恒电位仪（如Sensit BT）施加方波伏安法（SWV）波形。对乙酰氨基酚在LIG电极表面发生氧化反应，产生氧化峰电流。峰值电流与唾液中对乙酰氨基酚浓度成正比。 -
4. 数据读取：检测信号可通过蓝牙无线传输至智能手机，实现即时分析。
核心技术突破：激光诱导石墨烯（LIG）电极
LIG电极是Lollylab的“心脏”。研究团队使用30 W激光在Kapton聚酰亚胺薄膜上雕刻出多孔石墨烯结构。其核心优势在于：
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关键数据支撑：
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• 电化学活性面积：LIG电极的活性面积为61.71 ± 2.46 mm²，是其几何面积（12.57 mm²）的近5倍，这为高灵敏度检测提供了基础。 -
• 片电阻：11.56 ± 0.21 Ω/sq，表现出优异的导电性。 -
• 表面形貌：SEM图像显示其具有高度多孔的3D石墨烯结构；拉曼光谱中I₂D/IG比值约为0.44，证实为多层石墨烯；XPS分析显示其以sp²碳为主，并含有少量含氧官能团，有助于提升润湿性。
从缓冲液到人体——实验验证与关键数据
一项技术是否可靠，最终要靠数据说话。Lollylab的验证过程严谨地遵循了从体外到体内、从简单到复杂的逻辑。
1. 缓冲液与人工唾液中的校准：
在PBS缓冲液中，LIG电极对对乙酰氨基酚的氧化峰出现在0.299 V。校准曲线呈现两个线性区间：10–50 μM（灵敏度1.816 μA·μM⁻¹）和50–200 μM（灵敏度0.531 μA·μM⁻¹）。在人工唾液中，同样在0.299 V观察到氧化峰，灵敏度略低（10–50 μM区间为0.693 μA·μM⁻¹），这归因于人工唾液更复杂的离子和有机基质效应。
2. 真实人唾液中的检测与干扰抑制：
研究团队使用混合人唾液样本进行加标回收实验。一个关键挑战是唾液中的内源性尿酸会在约130 mV处产生一个巨大的干扰峰。团队通过优化方波伏安法（SWV）的扫描方向（采用反向扫描），成功抑制了尿酸干扰，使对乙酰氨基酚的信号得以清晰呈现。在10–100 μM区间，灵敏度为0.187 μA·μM⁻¹。回收率实验显示，所有测试浓度的回收率均在**85%–115%**范围内（误差<15%），证明了传感器在复杂生物基质中的准确性。
3. 糖果成分的干扰排除：
为了确保糖果外壳不会干扰检测，团队测试了9种食用色素和6种香精。最终选择郁金香红色素（1:10稀释）和桃子香精（1:1稀释），因为它们在0.299 V附近没有氧化峰。将这两种成分与异麦芽糖醇混合后，再加入10 μM对乙酰氨基酚，CV和SWV均能清晰识别出对乙酰氨基酚峰，且6次重复测量的相对标准偏差（RSD）仅为11.79%。
4. 人体可行性试验（关键高光时刻）：
这是该研究最具里程碑意义的部分。7名健康成年受试者参与了试验。流程如下：
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• 受试者首先使用Lollylab进行基线检测。 -
• 随后口服650 mg对乙酰氨基酚（两片325 mg泰诺）。 -
• 1小时后，再次使用Lollylab进行检测。
结果显示，服药后所有受试者的SWV波形中均出现了一个清晰的氧化峰，峰值电位为263 ± 15 mV。表2列出了部分受试者的数据：例如，受试者1的峰值电流为17.86 μA，推算唾液浓度为129.23 μM；受试者4为10.24 μA，对应70.11 μM。这些数据成功证明了Lollylab能够在真实人体中检测到药物摄入后的浓度变化。
用户体验调查：
试验后，6名有效受试者完成了问卷。结果令人振奋：
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• 100%的受试者认为设备“非常容易使用”。 -
• 100%的受试者认为比传统拭子“更舒适”。 -
• 100%的受试者表示未来“非常可能”选择Lollylab而非拭子。 -
• 100%的受试者对整体体验“非常满意”。
商业前景与医疗范式的潜在影响
Lollylab的出现，不仅仅是一个传感器件的创新，它可能撬动的是儿科药物监测与家庭健康管理的庞大市场。
1. 填补即时检测（PoC）的空白：
目前，对乙酰氨基酚中毒的诊断高度依赖医院急诊的血液检测。Lollylab提供了一种低成本、可家用、快速（<2分钟）的替代方案。对于家长而言，当孩子误服或不确定是否过量服用药物时，能够在家中快速获得一个客观的浓度读数，将极大地缓解焦虑，并帮助决定是否需要立即就医。这与当前“互联网+医疗”和“居家检测”的趋势高度契合。
2. 商业化的可行路径：
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• 生产成本：LIG电极的激光雕刻工艺成本极低，且设备外壳采用注塑成型，适合大规模生产。文献中已通过Xometry制造服务订购了1000个注塑单元，证明了量产可行性。 -
• 商业模式：可以采取“设备+耗材”模式。便携式恒电位仪（如Sensit BT）可重复使用，而Lollylab设备本身定位为一次性使用。通过蓝牙连接智能手机App，可构建一个闭环的数字健康管理平台。 -
• 监管路径：作为一款用于药物浓度监测的II类或III类医疗器械，需要通过FDA或NMPA的审批。由于它使用唾液这种非侵入性样本，且检测的是已上市药物，其临床验证路径相对清晰，但需要更大规模的儿科临床试验数据。
3. 平台化扩展潜力：
Lollylab的LIG电极平台具有通用性。研究团队在文献中明确指出，未来将把该平台扩展至其他唾液生物标志物。这意味着，除了对乙酰氨基酚，它还有潜力检测茶碱、咖啡因、抗生素甚至某些疾病标志物。这为构建一个“棒棒糖形态的通用生物传感平台”打开了想象空间。
结尾：冷静的审视
Lollylab无疑为儿科无创检测提供了一个极具巧思的解决方案。它巧妙地利用了儿童对糖果的天然好感，将原本充满恐惧的医疗采样过程，转化为一次轻松的“舔糖果”体验。在人体试验中，100%的受试者对其易用性和舒适度给出了满分评价，这本身就是对传统血检和拭子采样的一次有力挑战。
然而，在通往大规模临床应用的道路上，Lollylab仍需跨越几道关键的障碍：
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• 儿科验证的缺失：尽管研究在成年受试者中取得了成功，但该设备的核心目标人群是儿童。文献明确承认，当前平台“缺乏在儿科患者中的验证”。儿童的唾液分泌量、口腔容积、吞咽习惯与成人存在显著差异，这可能会影响采样时间和检测准确性。 -
• 原型机的工程缺陷：部分受试者反馈，长时间使用后，棒棒糖柄部偶尔会出现唾液泄漏。这提示当前原型在密封性上仍有改进空间，例如使用医用粘合剂（如EPO-TEK MED-301）进行密封。 -
• 与金标准的对比验证：目前的数据主要基于电化学信号与加标浓度的对应关系。未来需要将Lollylab的检测结果与HPLC-MS这一金标准进行头对头比较，以确证其在真实临床样本中的绝对准确性和特异性。 -
• 商业化与监管：作为一种直接接触口腔黏膜的电子设备，其生物相容性、长期稳定性以及电子元件的安全性都需要通过严格的监管审查。
尽管挑战重重，但Lollylab所代表的 “将实验室浓缩于日常物品中” 的理念，无疑为即时检测和儿科医疗设备的设计开辟了新的方向。当技术不再冰冷，而是以糖果的形态出现在孩子面前时，医疗的边界或许正在被温柔地重新定义。
参考资料
Sina Khazaee Nejad, Haozheng Ma, Mona A. Mohamed, Daniel Vargas Ramos, Ali Soleimani, Abdulrahman Al-Shami, Farbod Amirghasemi, Kara Ushijima, Jessica Adjoyi, Maral P. S. Mousavi; Lollylab: A Lollipop-Inspired Device for Saliva Collection and Detection of Acetaminophen Toxicity in Pediatric Patients. ACS Sens. 2026; https://doi.org/10.1021/acssensors.6c00691
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