北京理工大学:研发MOF微针传感器可视化检测压力激素

2024-06-05
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【北京理工大学:研发MOF微针传感器可视化检测压力激素】

近日,北京理工大学祁晓月研究组报道了一种铕金属-有机骨架微针(Eu-MOF@PAH MN)传感器,集成微针的高效采样和Eu-MOF的光学传感特性,为压力激素的在体检测和即时分析提供一种无痛微创、便捷高效的可视化微针检测平台。


皮质醇(CORT)又称压选择文件力激素,是压力应激中的重要生物标志物,参与调节碳水化合物代谢、调节血压、促进糖异生等,其异常分泌破坏心血管、免疫系统、肾脏、骨骼和内分泌系统的稳态,进而导致全身性代谢紊乱和慢性疾病。研究团队开发了基于Eu-MOF的可穿戴微针阵列,可实现活体内压力激素的可视化检测(图1),为压力的可视化监测和预警提供一种有效策略。



图1 微针贴片制备及应用示意图

首先,作者以Eu3+为中心金属,H3BTB为配体,通过溶剂热法构筑Eu-MOF,并对其结构、性能和 CORT 响应能力进行详细研究。同时,使用氨基酸、蛋白质、葡萄糖、盐离子等潜在的干扰分子考察其选择特异性,评估Eu-MOF在复杂生物样本中的应用潜力(图2-3)。




图2 Eu-MOF的合成及表征

此外,作者通过分子动力学模拟,结合Eu-MOF与CORT传感前后的荧光特性分析,深入探究并阐明了Eu-MOF对CORT的传感机理,即CORT在强相互作用下通过物理吸附附着于Eu-MOF表面,形成了不发光的Eu-MOF-CORT复合物,从而导致静态荧光淬灭,证实其在CORT的可视化检测方面具有潜在应用价值(图3)。




图3 CORT的响应特性及机制研究

随后将具有CORT选择性识别特性的Eu-MOF负载至凝胶微针中,通过光固化法制得Eu-MOF@PAH MN(图4)。该微针贴片能承受15 N的正应力,具有优异的机械性能,可有效刺入模拟皮肤和小鼠皮肤组织。其优异的溶胀性能(溶胀率超过150%)和低溶出率(24 h低于0.1%)确保微针在刺入皮肤组织后能够快速实现ISF采样以及目标分析物捕获和传感检测。





图4 Eu-MOF@PAH MNs的制备和表征

体外实验数据表明(图5),该微针在模拟皮肤和小鼠皮肤中呈现出优异的采样能力和采样效率,10 min即可达到CORT的最佳检测效果。可实现10-7-10-3 M宽动态范围内CORT的有效检测,检测限可达10-9 M,表明Eu-MOF@PAH MN对CORT具有极高对的检测灵敏度,可覆盖人体正常生理和病理状态下的检测范围。更重要的是,不同批次的Eu-MOF@PAH MN与CORT的作用效果相同。并且,微针在静置一周后对CORT的响应性一致,证明该微针具有良好的稳定性。





图5 ISF中CORT的体外检测

基于上述研究发现,作者进一步构建急性应激模型验证了Eu-MOF@PAH微针传感的高灵敏度和高选择性,可以有效区分静息状态(200.98±17.67 ng/mL)和应激状态(294.38±32.15 ng/mL)的CORT水平,组织学分析结果表明微针贴片具有良好的生物安全性(图6)。





图6 在急性应激模型中使用Eu-MOF@PAH MNs检测体内CORT及生物安全性评估。总之,本研究成功开发了一种高灵敏度、高选择性和良好生物安全性的集成式微针传感器,可实现体内CORT的即时检测,并阐明了CORT诱导Eu-MOF荧光淬灭的传感机理。未来,结合便携式成像设备和智能手机,该策略可有效推动床旁、居家监测技术发展,在压力激素异常分泌的早期预警中具有巨大的应用潜力和临床转化能力。


传感动态

【先导稀材50亿投资山东德州激光雷达及传感器件产业化项目】

日前,德州天衢新区管委会与广东先导稀材股份有限公司签订总投资50亿元的半导体激光雷达及传感器件产业化项目投资协议,标志着继有研、立讯之后,德州新一代信息技术产业进入新的发展阶段。


根据协议,双方将投资建设半导体激光雷达及传感器件产业化项目,引进激光雷达、半导体激光器、光收发器件等自动化生产、检测及辅助系统等设备,主要产品为激光雷达及传感器件,项目预计今年6月底开工建设,建设期18个月。


据悉,激光雷达及传感器件主要应用于以高级辅助驾驶(ADAS)、车联网为主的车用以及机器人等领域,在自动驾驶、智能巡检、消防侦查、智慧农业等行业应用前景广阔,随着人工智能、5G技术的逐渐普及,未来激光雷达和传感器行业将呈现技术、市场规模持续增长的趋势。


砷化镓作为第二代半导体材料在光电领域中具有至关重要的作用,先导科技集团是全球最大稀散金属生产企业,砷化镓衬底材料出货量全球第一,依托材料优势,近年来开始布局传感芯片、光电器件等产品研发制造,以垂直整合模式有效降低产品成本,形成竞争优势,实现我国高端精密激光雷达核心部件自主可控。


近年来,德州天衢新区把新一代信息技术产业(集成电路)作为“一号产业链”,通过高标准的产业规划和空间布局,集中核心资源要素陆续引进有研、立讯等链主企业,中国集成电路关键材料基地(德州)加快建设,形成了以半导体材料、封装测试、终端应用“一核多元”产业新格局。


激光雷达及传感器件产业化项目建成后,不仅为现有英望手机、恒芯电子等企业提供配套服务,还将助力德州形成从材料、外延、芯片制造、封装测试、器件模组到终端应用更加完善的产业生态,弥补了天衢新区第二代半导体,特别是制造环节的空白。


【英飞凌2023财年营收创历史新高 首次拿下全球汽车MCU市场份额第一】

在新能源、电动汽车、充电桩和储能等产业的高速发展下,相关半导体企业也紧抓行业发展的红利。


英飞凌的财报数据显示,在2023财年,其销售额同比增长15%,达到163亿欧元,刷新了公司的历史最高纪录。在利润方面,英飞凌科技同样表现出色,整个2023财年的利润超过了43亿欧元,相较于上一财年增长了30%。值得注意的是,电动汽车(EV)市场的快速发展为英飞凌科技带来了显著的业绩增长机遇。随着销量的不断增加,车载半导体销售业绩表现尤为亮眼。


其中,在英飞凌四大事业部中,汽车电子在公司总营收中占据了高达51%的比重,超过了一半。另外根据TechInsights最新发布的数据,2023年,英飞凌的汽车MCU销售额较上年增长近44%,约占全球市场的28.5%,首次拿下全球汽车MCU市场份额第一。


未来十年是低碳化、数字化“双轮驱动”发展的时代,在绿色低碳化转型的大背景下,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体作为新材料和新技术拥有巨大的市场机遇,已开始大量应用于新能源、电动汽车、充电桩和储能等领域。英飞凌正加大在第三代半导体领域的布局,以满足产业链对于更高能效、更环保的半导体产品的需求。



【瑞银称微软可能是英伟达最大客户,占其去年营收近 20%】


6 月 3 日消息,芯片巨头英伟达近日披露的文件显示,其客户结构存在较大集中度,少数几家公司贡献了其收入的大部分。




根据英伟达提交给美国证券交易委员会 (SEC) 的季度报告,英伟达在 2025 财年第一季度直接客户中,有一家贡献了 13% 的总收入,另一家贡献了 11%。该公司还披露了两家非直接客户,每家都占其总收入的 10% 或以上。


这种客户集中化的现象与科技巨头们争相抢购英伟达的 H100 人工智能芯片有关,这些公司希望利用该芯片提升其生成式人工智能能力。Meta、特斯拉和亚马逊最近都表示将增加资本支出,暗示它们正在储备英伟达的 H100 芯片以及即将发布的 Blackwell 芯片。


瑞士银行 (UBS) 分析师 Timothy Arcuri 认为,英伟达的最大客户很可能是微软。他通过分析英伟达先前的披露信息指出,微软在 2024 财年占英伟达总收入的 19%,并且仍然是其最大客户。Arcuri 表示:“从逻辑上讲,这些占英伟达收入 10% 以上的客户中,很可能仍然包含微软。”


彭博社供应链数据的估算与 Arcuri 的分析相吻合,显示微软是英伟达最大的客户,占其收入的 15%,其次是 Meta Platforms (13%)、亚马逊 (6%) 和 Alphabet (6% 左右)。



【印度德里52.9摄氏度纪录闹乌龙,传感器故障?】

印度政府6月1日说,由于温度传感器出现故障,本周在德里地区蒙盖什布尔气温监测站所录52.9摄氏度的高温数字有误,比实际温度高出3摄氏度。


印度地球科学部长基伦·里吉朱说,印度气象局调查发现,“传感器存在3摄氏度误差”。


里吉朱当天下午在社交媒体发布关于蒙盖什布尔气温监测站高温纪录的初步调查报告,但并未给出修正后的确切温度数值。按照他的说法,“已采取纠正措施”。


印度气象局也在声明中说,由于传感器故障,蒙盖什布尔气温监测站记录的最高温度有误。


5月29日,蒙盖什布尔气温监测站记录到52.9摄氏度高温。如果数据属实,就创下德里地区最高气温纪录。然而,气象局怀疑读数不准,从而开始调查。


初步调查报告还提到,首都新德里先前记录到的最高气温为48.4摄氏度,出现在1998年5月26日。


在德里地区另外两座气温监测站,5月29日分别记录到49摄氏度和49.1摄氏度高温。按照印度气象局的说法,已经对这两座气温监测站进行检查,没有发现传感器故障。


印度有气象记录以来的最高气温是51摄氏度,2016年5月出现在西部拉贾斯坦邦的珀洛迪。



【直线位移传感器有哪些特点?位移传感器常见的13种的识别方式】

 位移传感器又称为直线位移传感器,是一类属于金属感应的线性电子元器件,传感器的作用就是将各类被测物理量转换为电量。





直线位移传感器有哪些特点

在生产过程中,位移的精确测量主要分为精确测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的方式差异,直线位移传感器可以分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。较常用位移传感器以模拟式结构型占多数,包含电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。


直线位移传感器由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收电子元器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度,可以通过比较A相在前还是B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。

     直线位移传感器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但是由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要弱一些。


位移传感器常见的13种的识别方式

根据应用需求不同,位移传感器识别常用的有以下方式,看看有没有你需要的。

1、厚度、宽度

     通常需要夹入测量,而在部分测量条件下,只需1 台传感器即可完成测量。

     2、高度

     检测产品的顶面位置,测量高度。产品的基准面不确定时,也可使用2 台传感器,求出差异来进行测量。

     3、翘曲

     检测3 个点的高度,运算其测量值,以求出翘曲量。

     4、倾斜、平行度、高度差

     通过运算多台传感器获取的测量值的“最大值-最小值”,可求出倾斜度和平行度。测量目标物表面的2 个点,求出欲测量部位与基准面的差异,以测量高度差。

     5、外径

     能够以1 轴测量圆柱状产品的外径。还可通过转动产品,将传感器设为2 轴以上,来测量真圆度。

     6、内径

     内径测量的选项因欲测量的环境和直径大小而异。既有可能只需1 台传感器即可进行测量,也有可能需要2 台传感器进行运算。

     7、间距、间隙

     缝隙、间隙的测量方法分为直接求出间隙距离的方法和借由夹具间接测量的方法。

     8、边缘

     通过检测产品的端面,可对产品进行定位,并消除搬运时的偏移。

     9、行程

     通过监控行程量,可检测设备的故障先兆。

     10、位置

     通过确认每个节拍中产品和设备处于正确位置,有助于降低不良率。

     11、振动

     通过确认产品和设备的摆动、振动,可检测产品不良和设备故障。

     12、翘起

     通过检测与原定高度的差异,可检测翘起。

     13、卷绕余量

     在卷绕直径较大时和速度较快的生产线中,也可稳定检测余量和卷绕量。






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