连续血糖监测是糖尿病诊疗与长期管理的关键手段。然而，当前商业化连续血糖监测设备多依赖酶促氧化还原反应特异性检测葡萄糖，存在需周期性更换、储存条件严苛、成本高昂等固有局限；而许多创新的无酶监测方案，常采用光学读取方式，这种方法依赖定制化的精密检测装置，测量易受环境干扰，且光学造影剂存在生物安全性隐患。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室孟龙研究员联合香港理工大学苏众庆教授、韩国科学技术先进院Jeong Jae-Woong教授开发出一种无酶、可穿戴、声学可读的微针贴片（ARMPatch），通过耦合葡萄糖响应水凝胶与超声检测技术，赋能通用的超声探头以生化监测的功能。ARMPatch可以作为商用超声设备的“智能血糖监测配件”，实现微创、长效、稳定的连续血糖监测，为无酶连续血糖监测技术提供了全新解决方案，拓宽了超声技术在健康监测领域的应用范畴。相关成果以"Augmenting Ultrasound for Continuous Glucose Monitoring via A Wearable Acoustically Readable Microneedle Patch"为题发表在Science Advances期刊上。

在材料结构方面，ARMPatch以苯硼酸功能化葡萄糖响应水凝胶为核心基材，无需酶分子即可实现葡萄糖的特异性识别；微针阵列仅穿透表皮层，接触组织间液完成微创采样；其内部掺杂生物相容性二氧化硅微球，显著提升超声成像对比度，成功解决了水凝胶与生物组织声阻抗相近、难以辨识的核心问题，实现超声波对微针的精准监测，开创了微针结构设计的全新方向。

在传感机制方面，微针水凝胶与组织间液接触后，葡萄糖分子与苯硼酸基团特异性结合，触发水凝胶发生可逆溶胀，微针长度变化与葡萄糖浓度呈现定量关联；通过标准超声探头即可无创读取微针长度变化，将血糖水平转化为可量化的声学信号，实现利用超声探头对血糖的连续、微创检测，有力推动便携式/穿戴式超声设备向家庭健康监护领域拓展。

在转化前景方面，研究团队开展了系统的体外与体内实验，ARMPatch的血糖监测展现出出色的转化前景。体外模拟条件下，ARMPatch在0-40 mM血糖浓度范围内呈现良好线性相关性，检测分辨率达mM级，响应时间为30-60分钟；同时，其对生理范围内常见干扰物质表现出优异选择性，且能稳定实现56天的葡萄糖响应，长效性远超传统酶促连续血糖监测。在裸鼠模型中，ARMPatch成功实现7天连续监测，期间小鼠佩戴贴片正常活动；超声校准的微针变化与商用血糖仪测量的血糖值高度相关；此外，生物相容性测试证实，水凝胶生物安全性高，皮肤组织仅出现轻微免疫反应，7天内可完全恢复，其安全性与微创性得到充分验证。

ARMPatch的研发，摆脱酶活性限制，将血糖浓度转化为超声可读的微针形变信号，相比现有酶基产品的使用寿命提升数倍，大幅降低制备与使用成本，开辟了宏观超声成像检测微观血糖变化的新思路，为长效连续血糖监测提供了全新的技术路径。同时，毫米级微针仅穿透表皮层，无明显痛感与组织损伤，并且微针随血糖浓度产生的微小体积变化，可直接被超声探头"看见"并量化，发展了超声在可穿戴生物传感领域的应用路径。此外，ARMPatch兼容各类标准超声设备，无需额外定制化硬件，可无缝对接便携式、可穿戴超声系统，大幅降低家用与临床血糖监测的技术门槛，推动超声从影像诊断工具向生理参数监测平台转型。通过对水凝胶组分进行改性优化，该技术可延伸至pH、蛋白质等其他生物标志物的检测，进一步拓宽超声技术在生物传感领域的应用边界，构建多指标集成监测平台。

中国科学院深圳先进技术研究院、医学成像科学与技术系统全国重点实验室孟龙研究员与香港理工大学苏众庆教授、韩国科学技术先进院Jeong Jae-Woong教授为论文共同通讯作者。香港理工大学博士生张王霖翰、徐健刚，中国科学院深圳先进技术研究院博士生李昕珈，韩国科学技术先进院张艺智为论文共同第一作者。该项目获得中国国家自然科学基金委-香港研究资助局联合基金，香港研究资助局优配研究基金，中国国家自然科学基金，韩国国家研究基金的联合资助。

使用标准超声探头结合开发的ARMPatch的连续血糖监测系统示意图以及葡萄糖调节下合成水凝胶葡萄糖响应机制示意图

ARMPatch传感器的膨胀率随典型糖尿病患者血糖水平模拟波动的变化情况

在体实验中，ARMPatch的膨胀率随体内血糖水平变化情况