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纳米医生

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基于石墨烯的皮肤贴片测量葡萄糖水平

16 Apr 2018 IsabelleDumé.
葡萄糖传感器阵列
传感器阵列设计用于将流体划过单个毛囊。信贷:浴室大学

由薄膜石墨烯制成的新型无侵入性皮肤贴片可以测量葡萄糖水平,而无需手指刺穿验血。该装置通过从毛囊横跨毛囊之间从细胞之间的流体中的葡萄糖进行葡萄糖,其在称为电渗萃取的过程中通过小型电流通过小型电流单独访问。读数可以在几个小时内每10到15分钟,并且数据无线地传输到移动设备,例如智能手机或手表。

糖尿病是一个严重的全球健康问题,被设置为更糟。世界卫生组织估计,患有糖尿病的人数将增加到2030年的3.66亿。这个数字是2000年的1.71亿。

糖尿病患者经常需要监测他们的血糖水平,并且他们通常用手指刺的试验来做这一点,这对至少可以说是不舒服的。研究人员最近开发了各种各样的 非侵入性替代品 基于检测汗液中的葡萄糖,泪水或唾液,但这些技术有它们的限制。对于一种,检测到的葡萄糖水平可以显着变化,其次,许多仍需要用传统的手指棒校准。

到目前为止,唯一提供非侵入性的连续葡萄糖监测的技术是2001年获得的葡萄牙观察生物学家,它在2001年获得了食品和药物管理局批准。该手表使用反向离子电渗疗法通过电渗通过皮肤提取间质液。在该技术中,施加小电场在皮肤上施加,使离子流动。由于皮肤在正常生理条件下具有净负电荷,因此间质液从皮肤内流朝向皮肤表面上的阴极,然后检测并分析葡萄糖。

通过不需要血液样品校准

手表的问题是,再次需要手指粘连校准,主要是因为葡萄糖在相对较大的区域内不分青红皂白和可变地提取(>3 cm2)皮肤并且在分析之前显着稀释。 “因此,该装置不利用离子电渗营养症期间的大多数电钝器流动遵循主要用毛囊相关的低阻力优先途径,”说 阿德利娜伊利 英国浴室大学的同事。

研究人员现在设计了一种包含传感器阵列的非侵入性粘合贴片,该传感器阵列可以在单个毛囊上的小面积上操作。 “这显着降低了葡萄糖提取中的胸膜内变异性,”他们说“,”并增加了通过血液样品的校准所采取的测量的准确性。“

这种阵列的微型,各个像素含有以下内容:葡萄糖氧化酶的水凝胶贮存器,葡萄糖通过皮肤提取葡萄糖;电化学葡萄糖传感器(由石墨烯基薄膜或石墨烯油墨制成);柔性基板上的小型电极。 Ilie和她的团队使用石墨烯作为其首选材料,由于其高机械强度,高导电性,低电容,大表面积以及可以将其图案化并使用标准微细制造技术进行图案化并集成到设备中的事实。它也是低成本和环保的。

监测血糖水平的血糖到超血糖范围

通过反向离子渗透压提取的葡萄糖与葡萄糖氧化酶反应以产生过氧化氢,然后通过电化学传感器检测。该装置的一个重要方面是像素装置的有源区(提取流体中的)允许其进入单个滤泡路线。 “如果我们假设一个人每厘米平均卵泡密度为27个卵泡2 (例如,在诸如臂和大腿等区域),有效面积为2-6毫米2 最大化在随机定位的未确定测量中击中单个卵泡的概率,“研究人员说。

该团队在猪皮(这是人类皮肤屏障的一个优秀典范)和健康的人类志愿者上进行了测试,并发现它可以在糖尿病患者六小时内准确地监测糖尿病患者的Hypo-in Hyper-Glycex系列中的葡萄糖水平。

研究人员,报告他们的工作 自然纳米技术 DOI:10.1038 / s41565-018-0112-4说,他们现在想进一步改善他们的方法的设计。他们还想优化阵列中的传感器数量,以便它可以在完整的24小时内运行。最后,他们想承接一些关键的临床试验。

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