【記者陳筱雯報導】血糖儀為糖尿病患者的必備工具，透過持續監控自身血糖變化來控制病情。國立雲林科技大學電子工程系教授陳錫釗團隊發明「二維層狀過渡金屬硫化物修飾氧化亞銅／氧化鋅奈米柱非酵素葡萄糖感測器」，在過往的非酵素葡萄糖感測器中加入二維材料使作用更穩定、速度更快，獲得波蘭國際發明展金牌肯定。
團隊研發出可加入非酵素型葡萄糖感測器的二維材料，並獲得波蘭國際發明展金牌，獲得肯定。 圖／陳錫釗團隊提供
葡萄糖感測器上滴落患者血液，即可檢測血糖，此技術共經歷三代更迭，過往的葡萄糖感測器多利用酵素檢測，然而酵素十分脆弱，容易受環境溫度變化或空氣中的其他物質影響而失效，因此需要頻繁更換檢測器，目前正在使用非酵素型血糖儀的糖尿病患者陳筱晴說：「驗血糖的試紙用過就要丟棄，還要花錢買新試紙。」陳錫釗也補充酵素的壽命週期僅約一到兩週。目前市面上多為二代產品，它們不像初代需要使用貴金屬鉑，因而能夠量產，但酵素不穩定的問題依舊存在，且傳統血糖儀檢測時間約需5到10秒，準確性約為95％。團隊的發明則屬第三代，拋棄使用酵素的慣例，改為使用無機材料「氧化亞銅」檢測葡萄糖，可在1秒內得出具97％以上準確性的結果。
藍色試紙即為此次非酵素型葡萄糖感測器的封裝品，可供患者量測血糖。 圖／陳錫釗團隊提供
該技術使用的氧化亞銅，在學術上被認為是非酵素葡萄糖感測電極的最佳介質，能與葡萄糖快速反應，以此檢測身體的含糖量。團隊選擇原用於半導體產業的烯類化合物作為主要成分，並發現當烯類化合物鍍在氧化鋅上時，會呈現竹子一節一節的形狀，陳錫釗說：「葡萄糖電子會從竹節通過，電子傳輸力就會比較強，感測能力也會增加。」團隊也將烯類化合物製成二維的層狀，其表面積比三維的塊狀更大，因此能加快反應速度。
團隊未來希望在二維材料內中加入金屬有機骨架（註），繼續提高偵測靈敏度及反應效率，然而金屬有機骨架包含有機分子，遇高溫易碳化解體，而二維材料在提升感測能力上，又極其仰賴在高溫下才能生成的硫化物，導致其製程需要極高的溫度，陳錫釗說：「要真正長出硫化物的話，溫度要在650度以上。」團隊面臨兩難，若降低製程溫度，則難以生成硫化物，若不調整製程溫度，金屬有機骨架就會面臨解體的風險，目前仍在嘗試解決中。
註：金屬有機骨架又稱MOF，是由金屬離子與有機分子組成的多孔材料，具有高度比表面積等優勢，非常適合提高材料精度及靈敏度。
利用高溫高壓在水中產生氧化鋅、氧化亞銅、硫化鉬，可生成此次研發出的二維材料。 圖／陳錫釗團隊提供
目前距離發明落地還需要一段時間，因為非酵素型葡萄糖感測器屬醫療器具，需經過醫療認證，雲科大電子工程系學生倪戎伶表示，通常需要經過一到兩年的多次修正才能完成認證，「因為需要經過長期的臨床，過程會很漫長，之後若要醫用、商用又會需要更多的認證。」取得認證後，團隊也希望能授權給製作血糖儀的大廠，交由他們製作。倪戎伶家裡也曾有糖尿病患者，他親眼看過患者測血糖的樣貌，因此期望發明能夠真正的幫助到患者，他說：「希望可以讓量測更準確，不需要一直換儀器，也能買到更便宜的商品。」
