Bikompontente Mikronadel-Array-Biosensor für minimalinvasive Glutamatüberwachung

Zusammenfassung Dieser Artikel beschreibt das Design eines neuen und attraktiven minimalinvasiven bikomponentigen Mikronadelmessgeräts zur elektrochemischen Überwachung des erregenden Neurotransmitters Glutamat und von Glukose. Die neue Gerätearchitektur beruht auf der engen Integration von festen und hohlen Mikronadeln in ein einzelnes Biosensor-Array-Gerät mit mehreren Mikrokavitäten. Solche Mikrokavitäten erleichtern die elektropolymere Einschluss der Erkennungsenzym innerhalb jeder Mikrovertiefung. Das resultierende Mikronadel-Biosensor-Array kann als minimalinvasives, auf der Haut getragenes transdermales Pflaster eingesetzt werden, wodurch die Entnahme/Sampling der biologischen Flüssigkeit entfällt und die Anforderungen an das Gerät vereinfacht werden. Das neue Konzept wird für die elektropolymere Einschluss von Glutamatoxidase und Glukoseoxidase innerhalb eines Poly(o-phenylenediamin) (PPD) Dünnfilms demonstriert. Die auf PPD basierende Methode zur Einschluss der Enzyme ermöglicht die effektive Abweisung koexistierender elektroaktiver Interferenten, ohne die Sensitivität oder Reaktionszeit des Geräts zu beeinträchtigen. Die resultierenden mikronadelbasierten Glutamat- und Glukose-Biosensoren zeigen somit eine hohe Selektivität, Sensitivität, Geschwindigkeit und Stabilität sowohl in Pufferlösungen als auch in unverdünntem menschlichem Serum. Hochpräzise Glutamatmessungen bis zum 10 µM Niveau werden im Serum erzielt. Das attraktive Vertiefungsdesign dient auch dazu, die Enzymschicht beim Einführen in die Haut zu schützen. Dieses einfache, aber robuste Mikronadel-Design ist gut für verschiedene Biosensing-Anwendungen geeignet, bei denen die Echtzeitüberwachung von Metaboliten eine zentrale Anforderung ist.