“每天扎手指测血糖，针眼比星星还多？”对全球5.37亿糖尿病患者来说，频繁采血的痛苦和传统血糖仪的滞后性，一直是控糖路上的“老大难”。近日，天津大学药学院与九安医疗团队在《Frontiers of Chemical Science and Engineering》发表综述，系统梳理了血糖生物传感器背后的“核心密码”——酶固定化技术，为开发长效、微创的连续血糖监测（CGM）设备提供新思路。

从“指尖血”到“植入式”：血糖监测的痛点何在？
糖尿病管理的关键在于实时掌握血糖波动，但传统检测方式堪称“甜蜜的负担”。患者每天需用针刺破指尖采血，不仅疼痛，还可能因操作不当导致数据失真。即便新一代CGM设备（如动态血糖仪）可植入皮下，仍面临“72小时魔咒”——传感器内的葡萄糖氧化酶（GOx）容易“离家出走”或活性下降，导致检测灵敏度骤降，不得不频繁更换。

“就像给手机充电，刚充满就掉电，谁受得了？”研究团队指出，酶是血糖传感器的“心脏”，但游离酶在体内环境中会像“没拴绳的小狗”四处扩散，或因温度、pH变化“罢工”。如何给酶找个“安稳的家”，让传感器从“三天一换”升级为“一月一换”？酶固定化技术成为破题关键。

四代传感器进化史：酶固定化是“隐形冠军”
从1962年第一台血糖仪问世至今，传感器已历经四次迭代，每一步突破都离不开酶固定化技术的革新：

第一代“氧气依赖型” 堪称“娇气包”，依赖氧气传递电子信号，一旦植入部位缺氧（如运动后），数据就“跳票”；第二代“电子媒介型” 用二茂铁等物质当“快递员”传递电子，虽摆脱氧气依赖，但“快递员”可能泄漏引发副作用；第三代“直接对话型” 最聪明，让酶的活性中心（如FAD）直接与电极“握手”，灵敏度提升10倍，但金纳米颗粒等载体成本高，像“给自行车装了跑车发动机”；第四代“无酶型” 试图用金属有机框架替代酶，却因选择性差，容易“认错糖”（误测其他物质），仍在实验室“修炼”。

目前临床主流的第三代传感器（如我国三诺生物GA-3），通过金纳米颗粒“锚定”酶分子，稳定性达3周，检测范围覆盖20–800 μmol·L⁻¹，相当于“从低血糖昏迷到糖尿病酮症酸中毒都能精准捕捉”。

“锁酶”技术哪家强？共价结合与纳米载体成新宠
“固定酶就像装修房子，方法选对了才能住得安稳。”研究团队总结了四种主流“装修方案”：

吸附法 像用魔术贴粘酶，温和但不牢固，酶容易“搬家”；
包埋法 如同给酶建个“笼子”，但“笼子”太密会挡住葡萄糖“访客”；
共价结合法 最靠谱，用戊二醛等“胶水”将酶与电极共价“焊死”，结合力提升3倍，但可能“粘坏”酶的活性中心；
遗传工程法 最“高科技”，通过基因突变给酶加个“挂钩”，让它主动“抓住”电极表面，目前还在实验阶段。
载体材料方面，石墨烯、金纳米颗粒（AuNPs）等“新材料明星”表现突出。比如AuNPs修饰的电极，能让酶“站得稳、看得清”，4次催化循环后仍保留80%活性，对唾液葡萄糖检测灵敏度达0.68 µmol·L⁻¹，相当于“一滴水里的糖都能测出来”。

未来：告别扎针，还需闯过“三关”
尽管第三代传感器已实现“14天免校准”，但要让糖尿病患者彻底告别扎针，还需突破三大瓶颈：长期植入的生物相容性（避免炎症反应）、多参数干扰（如pH、温度变化影响检测）、成本控制（纳米材料规模化生产）。

研究团队展望，未来或出现“智能绷带式”传感器，通过汗液无创监测血糖，结合AI算法预测血糖波动。“就像给身体装个‘血糖天气预报台’，提前预警高低血糖风险。”不过专家也提醒，非酶传感器虽无需酶，但选择性和临床验证仍需时间，“革命尚未成功，吃货们控糖还得靠自律”。

这场“给酶安家”的技术竞赛，不仅关乎糖尿病管理，更可能推动可穿戴医疗设备的“耐用性革命”。或许不久的将来，一句“手机APP提示血糖低了”将取代扎针的刺痛，让慢病管理真正“无感”又高效。

来源: 化学工程前沿FCSE