在运动训练领域,体能监控往往需要对运动员进行采血这种有创检测方法,这一过程存在一些弊端:需要训练有素的医务人员;检测周期长;不能提供连续性检测;并且容易造成运动员的心理负担。因此亟需一种无创取样和实时生理监测的装备。近年来,人们对皮肤作为信息库的研究兴趣不断增长。真皮间质液[1]（ISF）作为一种潜在且易获得的信息来源,其具有广阔的应用前景。研究已经证明间质液中的葡萄糖、胆固醇等物质浓度与血液中具有相关性,可以通过间质液中的物质浓度来反映身体的变化。微针（MN）介导的间质液取样正在成为一系列需要血液取样分析检测的有吸引力的替代品。MN由于其长度短（通常为25μm-1000μm）,提供了一种无感微创能够穿透角质层提取ISF的方法,而不会刺激伤害皮肤下的感受器或到达血管。MN可由各种类型的材料进行制备,以使ISF能够提取出来并进行检测。最近,微针[2]在微创透皮生物传感中的应用也有报道。固体微针已用于小鼠体内代谢物和蛋白质生物标记物的透皮提取。虽然这些平台能够选择性提取分析物,但它们需要进行手动处理（例如,解吸、移液、离心）以进行回收、浓缩和分析。先前的研究也证明了使用中空玻璃和金属微针提取真皮间质液,随后使用常规分析方法（质谱、电化学）进行生物分子检测。基于微针的电化学传感器[3]用于测量皮肤间质液中的代谢物,例如葡萄糖和乳酸;然而,这些平台依赖于电子元件（如探测器、电源）,这增加了它们的尺寸、复杂性和成本。基于微针的生物传感器最新进展来看,目前对繁琐的样品处理或电子硬件的依赖,使得它们不适合在资源有限的环境中使用。相比之下,空心MNs消除了其他微针透皮吸取ISF时溶胀诱导提取的需要,并提供了更快速提取ISF的可能性。本研究提出开发一种亲水性空心微针阵列有助于样品采集,该阵列通过表面张力自动提取间质液体并将其输送至横向流动的试纸条,用于快速比色检测。研究目的:可以通过从空心MN中提取出的间质液,对葡萄糖、胆固醇、肌酐和乳酸的浓度进行快速比色系统检测,在微创无需采血的情况下对四种生理生化指标进行即时快速检验。根据比色系统得出的结果可以在运动训练中判断体内的生理生化指标浓度的变化以进行合理的运动监测和精准的营养补充。研究方法:使用亲水性良好的材料通过光刻技术制作微针,微针阵列由柔性聚对苯二甲酸乙二酯（PET）衬底上聚合SU-8光刻胶制成的空心微针组成。聚合后的SU-8具有良好的生物相容性并且在组织中无细胞毒性作用,非常适合体内皮肤植入。本研究设计的微针阵列,以减少皮肤插入过程中的疼痛,同时方便样本采集为目标。每个微针的长度为750±25μm,底座直径为375±25μm,孔径为80±10μm。微针配置在6×6的二维阵列中,以提高样品提取率,针间距为2mm。该阵列的总尺寸为8×8mm。该装置由一个中空聚合物微针阵列组成,该阵列与样本垫、硝化纤维素膜（NC）和反应膜组成。装置组成的四通道单位可以同时快速检测间质液中葡萄糖、胆固醇、肌酐和乳酸的浓度。该装置提取的间质液被样本垫吸收经NC膜转运到反应膜上,通过比色法检测生物标志物浓度。采用成年雄性新西兰白兔进行体内实验检测,配制含有目标物的磷酸缓冲溶液进行体外实验检测。本设计中,不需要外部推进或控制机制,而是将间质液样本引入样本垫后,通过毛细管作用进行运输。研究结果:通过比色检测系统结果显示,该微针-纸基传感器可以通过不同深浅颜色的试纸条准确检测出生物指标的浓度值,并且与血液检测的结果具有相关性。研究结论:本文研究设计的微针-纸基传感器通过提取间质液进行检测,可快速得出间质液中葡萄糖、胆固醇、肌酐和乳酸的浓度值,为竞技体育和大众体育的快速即时检测提供了新的想法。集成微针和纸基传感器,为开发低成本的多指标诊断POCT生物传感器提供了强有力的策略。我们的研究结果显示出在人类临床应用和商业化方面具有巨大潜力。为微针和纸基传感器的应用提供了一种新的途径,有希望作为未来运动训练实时监测设备中有前途的智能元件。为科技体育贡献力量。