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浙江大學Lin Zhou和Bin Su課題組--氧化石墨烯和碳納米管修飾的微針電極貼片用于高尿酸血癥患者的持續尿酸監測和飲食管理
       高尿酸血癥是一種常見的嘌呤代謝異常引起的疾病,可進一步引起慢性腎臟疾病、心血管疾病和痛風。其主要病理特征是血中尿酸(UA)水平高,因此UA的檢測對高尿酸血癥的診斷和治療具有重要意義。在此,報道了一種生物相容性和微創微針電極貼片(MEP)用于持續UA監測和高尿酸血癥患者的飲食管理。將氧化石墨烯與羧化多壁碳納米管復合材料修飾在微針電極表面,增強其靈敏度、選擇性和穩定性,從而實現對間質液中UA的連續檢測,準確預測血液中UA水平。這使進一步研究花青素對高尿酸血癥模型小鼠的降尿酸作用。研究發現,從藍莓中提取花青素可以有效抑制黃嘌呤氧化酶的活性,從而降低UA的產生。飼喂花青素的高尿酸血癥模型小鼠的UA水平比對照組低約1.7倍。本研究相信這種MEP為高尿酸血癥患者的持續UA監測和飲食管理提供了巨大的希望。
 
 
圖1所示. 高尿酸血癥模型小鼠ISF持續UA監測(簡稱uMEP)和飲食管理的MEP示意圖。
 
 
圖2(a) uMEP結構示意圖。(b)單個微針在CE、WE和RE中的側視掃描電鏡(SEM)圖像(左)。對應的SEM俯視圖(中)和單個微針尖端的放大圖像(右)。(c)氧化石墨烯/MWCNTs的透射電鏡(TEM)圖像。(d - f) GO/MWCNTs的c1s (e)和o1s (f)的全x射線光電子能譜(d)和XPS能譜。
 
 
圖3. (a) uMEP在含有不同濃度UA的模擬皮膚瓊脂糖凝膠(自下而上為0 ~ 500 μM)中獲得的差分脈沖伏安圖(DPVs)。(b) DPV峰值電流隨UA濃度的線性范圍。(c) uMEP檢測400 μM UA、400 μM抗壞血酸(AA)、10 μM多巴胺(DA)、2 μM葡萄糖(Glu)、1 mM乳酸(LA)、10 μM血清素(5-HT)、10 μM尿素的選擇性。CurrentUA和current是指uMEP在含有400 μM UA和其他物質的模擬皮膚瓊脂糖凝膠中得到的氧化電位電流。(d)在室溫下保存1-6周的uMEP測量的UA氧化峰值電流的相對變化。Currentw1和current是指在第一周和之后幾周測量的電流值。(e)彎曲試驗示意圖及彎曲角度。(f)不同角度物理彎曲后uMEP得到的UA氧化峰電流的相對變化。Current0和current是指彎曲前后的電流值。數據以均數±標準差(SD)表示。
  
圖4. (a) uMEP在0.1 M PBS中浸泡1-4小時后的重量。(b)用WE(黑色)、CE(灰色)和RE(紅色)得到的力-位移曲線。(c) uMEP植入前后1 h和去除uMEP后15 min小鼠皮膚切片的H&E染色。(d)正常小鼠[對照組(CG)]和uMEP注入小鼠[實驗組(EG)]腎、肝、心、脾、肺切片1 h的H&E染色照片。數據以mean±SD表示。
 
 
圖5. (a)同時檢測高尿酸血癥模型小鼠尾靜脈血UA濃度和ISF中UA氧化峰電流的示意圖。
(b)向高尿酸血癥模型小鼠腹腔注射UA溶液(0.5 mg g-1)后,uMEP記錄的ISF中UA電流反應變化(黑色)和商用UA儀測量的血液中UA濃度(紅色)。(c)血流值與血UA濃度的相關性。(d)實測血UA濃度與預測血UA濃度(CUA)的誤差值。
 
 
圖6. (a)調查花青素降尿酸作用的程序。(b,c)注射UA溶液、氧酸鉀溶液和生理鹽水的CG (b)和注射UA溶液、氧酸鉀溶液和花青素溶液的EG (c)的CUA隨時間的變化。(d-f)對照組和實驗組(n = 6只小鼠)初始CUA、最大CUA和最大CUA變化的統計分析(ΔCUA)。(g)高尿酸血癥模型小鼠注射花青素溶液30 min前后XO活性的統計分析(n = 6只小鼠)。數據以均數±標準差表示。采用雙尾非配對Student’s t檢驗(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001, n.s,無統計學意義)。
 
       相關研究成果由浙江大學Lin ZhouBin Su課題組2024年發表在ACS Applied Bio Materials (鏈接:https://doi.org/10.1021/acsabm.4c01286)上。原文:Microneedle Electrode Patch Modified with Graphene Oxide and Carbon Nanotubes for Continuous Uric Acid Monitoring and Diet Management in Hyperuricemia

轉自《石墨烯研究》公眾號

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