最近，研究人员在《传感器与执行器》（Sensors & Actuators：B, Chemical》杂志上发表的一篇文章中，研究人员介绍了一种新颖的片上实验室设备，该设备利用微电渗析和石墨烯离子选择传感器，为测量母乳中的钠离子提供了一种快速、准确和经济高效的解决方案。
研究背景
母乳是婴儿的重要营养来源，其成分会对婴儿的健康和发育产生重大影响。钠离子在体液平衡和神经功能等各种生理过程中起着至关重要的作用。母乳中钠离子浓度的测量是母婴健康的一个重要方面，因为它能为了解亚临床乳腺炎 (SCM) 和乳汁供应不足等潜在健康问题提供有价值的信息。
健康组织提倡在婴儿出生后的头六个月内完全采用母乳喂养；然而，在美国，许多母亲往往因为担心母乳产量不足而没有遵守这一准则。单核细胞增多症是一种无症状的炎症，会破坏母乳中的钠钾平衡，导致乳汁供应减少。
因此，监测母乳中的钠离子水平是诊断单体细胞增多症和评估母婴健康状况的重要生物标志物。传统的钠离子水平测量方法（如电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS)）被认为是黄金标准，但由于其复杂性、体积和成本，在实际应用中受到限制。
当前的研究
本研究介绍了一种盖玻片大小的总体分析装置，设计用于对微量处理母乳中的钠离子进行高精度化学测量。该装置集成了微电渗析（μED）处理器和石墨烯离子感应场效应晶体管（G-ISFET）钠传感器。微电渗析处理器将母乳样品中的钠离子提取到简化的受体溶液中，提取效率达到 92 ± 3%。这一步骤对于 G-ISFET 传感器准确分析样品至关重要。
G-ISFET 传感器旨在提供高性能的钠离子定量分析。该装置的设计可将样品量要求降至最低，从而实现快速分析。该装置采用的校准策略简单明了，可在约 141 秒内完成钠离子测量。该装置的准确度与 ICP-MS 不相上下，因此是一种可行的床旁诊断替代方法。
结果与讨论
结果表明，该集成装置成功地高精度、高速度地测量了母乳中的钠离子浓度。μED 处理器有效地分离了钠离子，简化了样品基质，提高了 G-ISFET 传感器的性能。
该研究强调，与传统检测方法相比，该装置在尺寸、分析时间和成本效益方面都有显著改善。该装置能以小巧的形式提供精确的钠测量值，满足了人们对便捷可靠的母乳成分监测工具的迫切需求。
这项研究的意义不仅限于钠检测。本研究开发的平台技术可用于检测复杂生物液体中的其他重要营养物质和重金属离子。这种多功能性为支持个性化医疗保健的整体家庭健康监测系统铺平了道路。通过让母亲监测母乳中的钠含量，该设备可以帮助及早发现潜在的健康问题，促进及时干预，为母亲和婴儿带来更好的健康结果。
该研究还讨论了母乳喂养和产妇健康的大背景。在美国，仅有 25% 的母亲符合建议的纯母乳喂养准则，因此迫切需要能够减轻对母乳供应担忧的解决方案。通过提供一种监测钠含量的可靠方法，该设备可以为母亲提供所需的信息，使她们能够就母乳喂养和婴儿营养做出明智的决定。
结论
总之，用于测量母乳中钠离子浓度的片上实验室设备的开发是母婴健康监测领域的一大进步。微电渗析与石墨烯离子敏感技术的结合提供了一种快速、准确、经济高效的解决方案，解决了传统方法的局限性。
通过精确测量钠含量，该设备有望改善亚临床乳腺炎等疾病的诊断，并为母亲的母乳喂养之旅提供支持。此外，该技术还可用于检测生物液体中的其他分析物，为个性化医疗解决方案开辟了新途径。这项研究强调了创新方法在应对母乳喂养和孕产妇健康相关挑战方面的重要性，最终有助于改善家庭的健康状况。
期刊参考
Bao H., Fan X., et al. (2024). High-precision micro-total analysis of sodium ions in breast milk. Sensors & Actuators: B. Chemical, 422, 136652. DOI: 10.1016/j.snb.2024.136652, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400524013820
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