图 4. 电化学设备的水凝胶保护延长了使用寿命和信号质量 ， 超过了 PEG 涂层设备 。 a.基于亲和的电化学传感器可用于检测亚铁氰化物物质(FeCN6)4-的氧化 。 b. 体外测定以观察设备表面的血液污染 。 探针通过 Eppendorf 管盖插入 ， 以防止与侧壁接触 。 设备上的生物污垢减少了循环伏安法 (CV) 的氧化和还原峰 。 c. 探针涂有可见的水凝胶层以减轻生物污染 。 d 。 通过在亚铁氰化物的氧化和还原电位之间循环电极获得CV曲线 。 有代表性的图表显示在添加 CaCl2 之前和之后 。 e.体外测定设置 。 倒置试管以确保探针完全浸入血液中 。 f. 孵育 2 小时后 ， 设备显示出明显的污垢迹象 。 G 。 生物污染后器件的归一化信号强度 ， 由来自 CV 的阳极峰值电流定义 。 水凝胶生物传感器的体内实时监测作者评估了水凝胶涂层生物传感器的体内实时监测 ， 利用结构转换适配子在体内连续测量特定分析物（图5） 。 作为模型系统 ， 使用了结合卡那霉素的氨基糖苷适体 。 为了测试这些水凝胶涂层在体内实时监测分析物卡那霉素的功能功效 ， 在大鼠的股静脉中进行了测试 。 使用F50-C50涂层装置成功记录了体内的实时药物浓度 。 在孵育后大约200分钟的过程中 ， 在不同时间点确定响应卡那霉素给药的信号峰 ， 并由于传感器间的变化而归一化为初始峰强度 。 结果表明 ， PEG涂层传感器与原始信号的平均偏差为64.2±16.1% ， 而F50C50涂层增强的抗生物污染能力导致与原始信号的偏差显着减少 ， 为3.8±4.9% 。
图5 F50-C50水凝胶涂层体内的连续实时监测 。 总结
【斯坦福大学：组合聚丙烯酰胺水凝胶！防止植入式生物传感器上的生物污染！】尽管从材料设计的角度来看可能并不直观 ， 但该团队证明与金标准材料相比 ， 某些共聚物配方可以提供比均聚物更好的抗生物污损性能 。 考虑到这些基于聚丙烯酰胺的共聚物材料的成功 ， 类似地评估包含 PEG 和两性离子聚合物的共聚物水凝胶的抗生物污染性能将很重要 。 这些观察突出了将化学设计直觉与高通量筛选方法相结合以发现新材料的价值 。 团队已经证明了这些新的水凝胶涂层对电极表面的适用性 ， 使用易于扩展制造的简便合成方法 ， 尽管必须进行未来的研究以优化这些水凝胶对设备表面的粘附强度 ， 以便长期生物医学使用和以提高水凝胶材料的耐久性 。 随着进一步的改进 ， 团队相信这种使用基于丙烯酰胺的单体组合的策略可以发现能够长期植入生物传感器设备以持续监测慢性生物医学状况的抗生物污染材料 。
相关论文以题为“Combinatorial Polyacrylamide Hydrogels for Preventing Biofouling on Implantable Biosensors”发表在SCI顶级材料期刊《Advanced Materials》上 。 通讯作者是斯坦福大学Eric A. Appel助理教授和H. Tom Soh教授 。
参考文献：
doi.org/10.1002/adma.202109764
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