站长之家 - 业界 2021-11-06T07:35:15 +08:00

美国宾州大学开发首个低入侵可穿戴血糖监测设备

无创葡萄糖监测设备目前在美国还没有上市,因此糖尿病患者必须收集血液样本或使用嵌入皮下的传感器来测量他们的血糖水平。现在,宾夕法尼亚州立大学研究人员创造了全新可穿戴设备,以较低侵入性监测葡萄糖水平。

研究人员在《生物传感器和生物电子学》杂志上发表了这种无创的、低成本传感器细节,它可以检测汗水中的葡萄糖。研究人员首先用激光诱导石墨烯(LIG)构建了该装置,这种材料由各种形状,原子厚的碳层组成。LIG具有高导电性,且制造时间仅需数秒,是传感装置的理想框架。

这里的挑战是,LIG对葡萄糖完全不敏感。因此,研究人员需要在LIG上沉积一种对葡萄糖敏感的材料。该团队选择了镍,因为它具有强大的葡萄糖敏感性,并将它与金结合起来,以降低过敏反应的潜在风险。配备了镍金合金的LIG将能够检测皮肤表面汗液中的低浓度葡萄糖。

一种具有高度葡萄糖敏感性的材料是一个优先事项。与血液相比,汗液中的葡萄糖浓度非常低,但汗液和血液中的葡萄糖水平有很强的相关性。虽然汗液中的葡萄糖浓度比血液中的浓度低约100倍,但该团队的设备足够敏感,能够准确测量汗液中的葡萄糖并反映血液中的浓度。

镍金合金的敏感性使研究团队能够排除使用酶,这些酶通常被用于更具侵入性的市售监测设备或其他研究人员。然而,这些酶会随着时间和温度的变化迅速降解。一个酶式传感器必须保持在一定的温度和pH值,而且酶不能长期储存。另一方面,非酶法葡萄糖传感器在性能稳定和葡萄糖敏感性方面具有优势,不受这些变化的影响。

非酶性传感器需要碱性溶液,这可能会损害皮肤,通常会限制设备的可穿戴性。为了遏制这个问题,Cheng和他的团队在LIG合金上附加了一个微流体室。这个腔室比以前开发的配置要小,以促进可穿戴性,并且是多孔的,以允许一系列的运动,如拉伸或挤压。它连接到一个收集入口,将汗水传入溶液中,而不允许溶液接触皮肤。基本溶液与葡萄糖分子相互作用,产生一种与合金反应的化合物。这种反应触发了一个电信号,表明汗液中葡萄糖的浓度。

Cheng和他的团队计划在他们的原型基础上进行改进,以利于未来的应用,包括解决病人或临床医生如何使用该传感器进行增量葡萄糖测量的问题。

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