DOI:10.1038/s41598-020-75906-9

通过静电纺丝制备的微纤维和纳米纤维（NF）水凝胶在水合条件下通常表现出显著的高孔隙率和比表面积。但是，通过静电纺丝制备的NFs的高结晶度限制了其透明性。该研究制备了与反向离子电渗电极接触的透明聚乙烯醇/β环糊精聚合物NF水凝胶，以开发出一种间质液葡萄糖水平约为1mM的无创连续型监测生物传感器平台。所设计的PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs NF水凝胶具有柔性、生物相容性、出色的吸收性（去离子水：21.9±1.9，PBS：41.91±3.4）和良好的力学性能（干燥：12.1MPa，湿润：5.33MPa），酶活性高达76.3％。由于PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs NF水凝胶的独特性能，例如对生物基质的高渗透性和快速的电子转移，该生物传感器在宽线性范围内显示出优异的传感性能、高灵敏度（47.2μA mM-1）、低检测限（0.01mM）和快速响应时间（<15s）。结果表明，PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs NF水凝胶贴片传感器可以测定人体血清中的葡萄糖浓度，在未来临床应用中具有广阔的前景。

图1.（a）在电极上使用PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs NF水凝胶贴片型葡萄糖传感器的示意图，以及用于无创实时监测汗液中葡萄糖的葡萄糖传感机制。（b）制备用于静电纺丝的PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs复合溶液的示意图。（c）透明PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs纳米纤维水凝胶的制备工艺（包含光学和SEM图像）。

图2.（a）PVA，β-CD，BTCA，PVA/BTCA，PVA/BTCA/β-CD，PVA/BTCA/GOx，PVA/BTCA/β-CD/GOx和PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs NFs的FT-IR光谱和（b）XRD。不同官能团的拉伸和弯曲模式分别由γ和δ表示。

图3.（a）PVA/BTCA，（b）PVA/BTCA/β-CD，（c）PVA/BTCA/GOx，（d）PVA/BTCA/β-CD/GOx，（e）PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs水凝胶NFs的SEM显微照片，（f）每个样品的平均直径，以及（g）PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs NFs中碳（黄色），氧（绿色）和金（红色）元素分散体的元素映射。

图4.（a）PVA/BTCA，（b）PVA/BTCA/β-CD，（c）PVA/BTCA/GOx，（d）PVA/BTCA/β-CD/GOx和（e）PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs的C1s XPS光谱。

图5.PVA/BTCA，PVA/BTCA/β-CD，PVA/BTCA/GOx，PVA/BTCA/β-CD/GOx和PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs水凝胶NF的拉伸应力-应变曲线：（a）处于干燥状态，（b）处于水合状态。（c）蒸馏水的吸收率，和（d）PBS溶液的吸收率。

图6.热处理后使用葡萄糖氧化酶活性试剂盒和紫外可见光谱分析（a）PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs，（b）PVA/BTCA/β-CD/GOx和（c）PVA/BTCA/GOx水凝胶NFs的酶活性。GOx活性试剂盒通过D-葡萄糖氧化并与探针反应生成过氧化氢（H2O2），从而产生GOx的比色（535-570nm）产物，（d）在570nm波长处的吸光度，这是每个样品的最大吸光度。

图7.（a）用PBS（pH7.4）水合PVA/BTCA，PVA/BTCA/β-CD，PVA/BTCA/GOx，PVA/BTCA/β-CD/GOx和PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs水凝胶NFs的CVs，扫描速率：0.1 V s-1；（b）贴片型水合PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs水凝胶NFs的三电极测定；（c）在变化的D-葡萄糖吸收浓度（0.1-0.5mM）下，PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs的CVs，pH7.4和25℃，扫描速率：0.1 V s-1。在PVA/BTCA/GOx（d），PVA/BTCA/β-CD/GOx/AuNPs（e），PVA/BTCA/β-CD/GOx（f）上以-0.2V（vs.Ag/AgCl）连续添加D-葡萄糖（0.1-0.5mM）的电流响应。插图（e）显示了稳态电流与D-葡萄糖浓度函数关系的校准曲线。