? 近日，我系教授吳長鋒課題組在生物醫學傳感器研究方面取得新進展。課題組研究的新型“葡萄糖傳感器”，能夠通過智能手機實現對血糖水平的實時監測。這對開發具有臨床應用價值的血糖監測技術有著怎樣的關鍵意義？為此，我們走訪了吳長鋒教授，聽一聽他的解讀。

吳長鋒教授

? 吳長鋒教授獲得國家自然科學優秀青年基金。在此次研究中，他率先將光學傳感器引入到活體動物的血糖監測中，在生物傳感器領域具有一定的創新性。

? “糖尿病人需要非常頻繁地檢測血糖，通過手指取血和血糖儀來檢測血糖高低，這對于病人來說具有一定的痛苦，而且這種方式不能提供血糖的連續性變化。”吳長鋒說，“對于高危的糖尿病人，臨床上目前使用植入型電化學傳感器對血糖進行連續監測，這種方式能得到實時的血糖檢測變化曲線，能給醫生和病人更全面的數據。但是，電化學傳感器五到七天就需要更換一個電極，就是說在體內過一段時間信號就會降低產生漂移，導致檢測的結果不太準確，并且還會給患者造成很大的痛苦”。

? 正是由于臨床上的需要，吳長鋒教授課題組選擇用光學方法來研發“葡萄糖傳感器”。該傳感器植入到皮下后，其發光顏色隨著血糖的變化而改變。用智能手機拍攝一張照片，就能夠把血糖的高低測量出來，真正做到了方便快捷，有望長時間監控血糖的變化趨勢，并減輕病人的痛苦。同時，由于生物相容性非常好，即便葡萄糖傳感器長時間植入皮下也不會對人體造成副作用。吳長鋒教授說，希望繼續研究這種檢測方法，將該傳感器應用于臨床中，為生物醫學領域做出貢獻。

吳長鋒課題組在實驗室

對話教授：

Q：做這個項目大概花了多長時間？
A：從2012年到現在用了大概六年時間，但目前并沒有結束。這個項目兩篇文章的第一作者孫凱今年博士畢業，可以說，這個項目貫穿了他的整個博士生涯。我們的研究成果雖然具有突破性和創新性，但這還只是一個階段性的成果，未來我們還要在這個項目上合作，繼續優化相關材料和傳感器體內的檢測特性，可以說未來還有很長的路要走。?

Q: 您在帶領課題組做這項課題時最大的困難是什么？
A：主要是技術方面的困難，即一個在理論上成立的想法是否能夠在實驗中真正實現的難題。很多時候，師生面臨這種“夢想轉換為現實”的困難，心里都是很沒底的。研究者無法預計何時能夠實現第一步的突破，而這第一步突破往往就是一個科研項目最關鍵、最困難的部分。其實實驗的過程就是不斷解決問題的過程，等一個個問題都解決了，我們也就接近成功了。還有就是對學生的引導，遇到困難時，學生會擔心實驗是否能做出結果，甚至會動搖做科研的初心，這時候給予關注和引導是十分必要的。

Q：請問實驗過程中，有沒有一些有意思的小插曲可以分享一下呢？?
A：大多時候科研工作是比較枯燥的，但是做出成果那一刻的喜悅卻是最能觸動人心的。尤其是看到自己的學生終于在實驗室取得突破，論文得以發表時的那種喜悅，我感到非常欣慰——畢竟我們也是從學生過來的，能切身體驗到他們的不易和攻克難關之后的勝利感。

Q：這篇文章是由來自不同國家和地區的學者與學生共同完成，請問和不同背景的人一起共事是一種什么體驗？
A：團隊里大部分都是已經共事多年的同事和朋友，包括美國華盛頓大學的Daniel Chiu教授。他現在是我們生物醫學工程系的兼職教授，我在他的科研組里工作過。在我決定回國發展之前，我們就有過針對半導體傳感器無線血糖監測的討論，他也提供了一些想法，但在當時的背景下覺得這個想法實現起來還有難度。回國后一段時間，我自己牽頭課題組展開這項研究，并邀請Daniel Chiu參與研究。在研究過程中，我校、華盛頓大學、澳門大學和吉林大學的團隊成員都保持了頻繁的交流、討論、結果分享與互評，這種團隊之間的融洽與合作，以及為同一個目標并肩作戰的感覺很棒。

科研核心：

? 糖尿病是當前公眾健康的嚴重威脅之一，準確可靠的血糖監測對于糖尿病的診斷、治療和及時護理都具有重要意義。目前臨床上對高風險糖尿病人普遍使用植入型電化學傳感器來進行血糖的連續監測，但是酶電極等植入器件有組織損傷、信號漂移以及需要頻繁更換等缺陷。光學檢測技術有望克服電化學傳感器的缺陷，但目前用光學方法對體內血糖水平進行可逆、靈敏和實時檢測仍然是相關研究領域的難題。

? 在最近工作中，吳長鋒課題組進一步設計開發出一種超靈敏的聚合物點葡萄糖傳感器，相比于前期工作，傳感器的靈敏性提高了一個數量級。將傳感器植入小鼠皮下后，其發光顏色隨著血糖濃度改變而改變。課題組進一步開發了圖像處理軟件APP安裝在智能手機上，通過手機攝像采集傳感器發光圖像，然后進行APP圖像處理定量確定血糖濃度，實現了對體內血糖水平的無線動態監測。以上結果為新型光學傳感器的設計研究提供了新思路，也為進一步開發具有臨床應用價值的血糖監測技術奠定了基礎。

論文連接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b02386

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b02188