近日，深圳大學蘇磊課題組開發了一種創新的微針陣列電化學傳感器，用于實時監測皮膚間質液中的尿酸濃度。該研究成果以“MOFs-on-MOFs modified wearable electrochemical microneedle array for uric acid detection"為題發表在《Biosensors and Bioelectronics》上。

 1. 微針陣列與MOFs材料的結合 

本研究利用金屬有機框架（MOFs）材料的優異性能，結合了“MOFs-on-MOFs"策略，將HKUST-1和Eu-MOF納米復合物修飾在絲網印刷電極（SPE）上，以提高電極的表面積、電極材料的孔隙度和電子轉移效率。通過這種設計，團隊成功地開發了一種高靈敏度的尿酸檢測傳感器，能夠實現對皮膚間質液（ISF）中尿酸濃度的精確監測。

圖1. 展示了HKUST-1@Eu-MOF納米復合材料的合成過程。

 2. 創新的微針陣列設計 

為了進一步提升檢測性能，團隊使用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術（nanoArch^® S140，精度：10μm）制備空心微針陣列（HMNsAP）與帶有微閥和真空管的裝置結合，優化了皮膚間質液的提取過程。在實際應用中，該微針陣列可以沒創地穿透皮膚，收集到足夠的間質液樣本進行尿酸分析，極大地提升了檢測的便捷性與舒適性。該設備通過微閥有效調控液體流動，避免了反向流動的風險，確保了操作的安全性。

圖2. 展示了微針陣列傳感器（HMNsAP）的設計和集成過程。（a）展示了HMNsAP的3D打印設計及其幾何參數；（b-e）則展示了微針陣列的掃描電鏡圖像，重點展示了不同微針的形狀、尺寸及其結構。（f-h）展示了該設備在實際應用中的集成和組裝。

 3. 高效的尿酸檢測性能 

通過對大鼠皮膚樣本進行體外實驗，傳感器在不同濃度的尿酸檢測中表現出優異的回收率（98.6%–100.4%）和高度的選擇性。值得一提的是，該傳感器的檢測限為20 nM，具有很強的重復性和穩定性，能夠長期監測尿酸水平。通過實時的動態電位掃描（DPV）測試，傳感器能夠精確地檢測到從0.02 μM到600 μM范圍內的尿酸濃度，顯示出其廣泛的應用潛力。

表格1. 通過差分脈沖伏安法對大鼠離體皮膚樣本中尿酸檢測的定量分析。

圖3. 展示了使用電化學傳感器（HKUST-1@Eu-MOF/SPE集成的HMNsAP）進行尿酸（UA）檢測的性能。

 4. 個性化健康監測的未來 

本研究不僅展示了一種具有高靈敏度、高選擇性和高穩定性的新型穿戴式尿酸監測傳感器，還為個性化健康管理提供了新的解決方案。通過結合高性能MOFs材料和創新的微針系統，這種傳感器可以在非侵入性的情況下，實時監測皮膚間質液中的尿酸水平，為早期診斷、病情監控和個性化醫療提供了強有力的支持。未來，我們相信這種微針陣列傳感器將在臨床和生物醫學研究中發揮重要作用，尤其是在尿酸相關的疾病（如痛風和慢性腎病）的早期發現和管理方面。