Нетравмоопасный мониторинг глюкозы
может стать новой нормой
для больных диабетом.
Устройства для неинвазивного мониторинга глюкозы всё ещё не назовёшь доступными. Несмотря на то, как много разработок сейчас ведётся по этой теме, все прототипы и образцы не только очень дороги для конечного потребителя, но и – часто – попросту неудобны. Однако это ещё не все причины их непопулярности. Главная – в том, что они гораздо менее точны, чем обычный глюкометр. Поэтому для измерения уровня сахара страдающие диабетом люди вынуждены либо прокалывать палец, чтобы взять образцы крови, либо и того подавно – встраивать датчики под кожу. Однако теперь есть надежда, что менее навязчивый мониторинг содержания в крови этого моносахарида может стать нормой.
Команда исследователей под руководством Хуанью «Ларри» Ченга, профессора кафедры проф-разработок Дороти Квиггл при факультете инженерных наук и механики Университета Пенсильвании, разработала неинвазивное недорогое устройство, которое может определять глюкозу в поту.
Сначала исследователи сконструировали устройство с использованием лазерно-индуцированного графена (так называемый LIG – состоящий из углеродных слоёв различной формы материал, в один атом толщиной). Высокая электропроводность и всего несколько секунд на изготовление позволили этому решению показаться просто идеальной основой для сенсорного датчика.
Однако, «сложность в том, что LIG вообще не чувствителен к глюкозе, – поясняет Ченг. – Так что нам понадобилось нанести чувствительный к глюкозе материал на LIG».
Приоритет во всём устройстве отдавался самой чувствительности, а всё потому, что по сравнению с кровью наши кожные выделения содержат удивительно мало этого моносахарида. Исходя из этих соображений, команда выбрала никель, а чтобы в перспективе снизить вероятность аллергических рисков, приправила его золотом. И несмотря на то, что концентрация сахара на коже примерно в 100 раз меньше, чем в крови, прибор получился достаточно чувствителен для точного измерения доли глюкозы в поту; а корелляция покажет содержание в крови.
Есть ещё одно «но»: устройству нужен щелочной раствор, который может вызвать ожёг и потому вынужденно ограничивает пользовательские возможности. В качестве решения этой проблемы, к сплаву LIG была прикреплена специальная микрофлюидная камера. Её поры выступают чем-то вроде клапанов впускного коллектора, работающих только в одну сторону – в реагирующий раствор датчика через них проходит пот, не позволяя химикату касаться кожи и тем самым навредить ей. В этой изолированной среде основной раствор взаимодействует с молекулами глюкозы, в результате чего получается соединение, которое затем вступает в реакцию с высокочувствительным сплавом. В ходе этого процесса запускается электрический сигнал, непосредственно указывающий на содержание и концентрацию вещества в поте.
«С меньшей камерой для щелочного раствора всё устройство размером примерно с четвертак [вероятно, речь о монете в 25 центов] и достаточно гибко, чтобы поддерживать надёжную прикрепляемость к человеческому телу», – говорит Ченг.
Сейчас профессор Ченг с командой планируют улучшить свой прототип для будущего практического применения. Среди прочих технических моментов, на повестке стоит вопрос о том, как пациенты или врачи могут использовать этот инструмент. Помимо этого, учёные поддерживают идею расширения применения созданной ими платформы. Они намерены усовершенствовать и расширить базу своей разработки для более удобного отслеживания различных биомаркеров, которые можно найти в поте или интерстициальных жидкостях, заполняющих межклеточное пространство в организме.
«Этот датчик глюкозы служит основополагающим примером, демонстрирующим, что мы можем улучшить обнаружение биомаркеров в поту при чрезвычайно низких концентрациях», – делится планами автор исследования.
По материалам АРМК.