科学家开发用于糖尿病患者的血糖监测植入物 由葡萄糖提供动力

长期以来，为植入式设备供电一直是一个挑战。持久耐用的电池是主要的方法，但是即使它们使用了几年，最终仍需要进行手术以最终更换它们。其他团队已经试验了可穿戴设备，这些设备可从体外无线给植入物充电，或者是无需额外电源即可监测血糖的一次性皮肤贴片。

阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员现已开发出一种新设备，该设备可以从人体环境中吸收能量。这不仅消除了充电问题，还意味着不需要将电池中使用的潜在有毒物质放入体内。新设备完全由生物相容性聚合物制成，不仅可以感应葡萄糖，还可以提供葡萄糖。为此，它是由一种n型半导体聚合物与一种称为葡萄糖氧化酶的酶偶联而成的。当这种酶与周围的葡萄糖反应时，它会从中提取电子，然后将它们穿梭通过连接的聚合物。这可用于检测唾液等液体中的葡萄糖水平。

该相同的聚合物还充当燃料电池中的阳极。当与由另一种聚合物制成的阴极耦合时，来自葡萄糖和氧气的化学能会转换成电能以运行该设备。以前的类似设计需要某种介体材料来将电子从酶传输到聚合物，但是这些都增加了其自身的复杂性。幸运的是，新设计根本不需要它们。

该研究的第一作者David Ohayon表示：“这些介体通常是有毒的，需要固定在电极表面，这使装置的小型化变得复杂，并缩短了其使用寿命。我们的聚合物似乎能够在如此附近承载酶，从而使活性中心与聚合物主链之间实现有效的电通讯。”

研究小组表示，该系统可以在通常在人体中发现的葡萄糖浓度下运行。此外还发现它足够稳定，可以持续超过30天。研究人员需要进行更多的研究来确定该想法的实用性。目前，这是一个概念证明。

这项研究的主要研究者Sahika Inal表示：“这种燃料电池是在生理相关介质中运行的完全基于塑料的、基于酶的电催化能量产生装置的首次展示。当合成聚合物与催化酶样葡萄糖氧化酶有效通讯时，葡萄糖感测和发电只是两个可能的应用实例。我们的主要目的是展示这种特殊的水稳定性聚合物类的通用化学方法和新颖应用，它表现出混合传导（离子和电子）。”

该研究发表在《自然—材料》杂志上。