宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发出可穿戴的无创血糖监测仪

宾夕法尼亚州立大学可穿戴血糖监测仪
宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种可穿戴、无创葡萄糖传感器的原型,如图所示在手臂上。学分:图片由贾朱提供。

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种可穿戴式血糖监测仪,可以无创地实时测量汗液中的葡萄糖水平。

无创血糖监测设备目前在美国尚未上市,因此糖尿病患者必须收集血液样本或使用嵌入皮肤下的传感器来测量他们的血糖水平。现在,随着宾夕法尼亚州立大学研究人员开发的新型可穿戴设备,侵入性较低的血糖监测可能成为常态。

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在宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系 Dorothy Quiggle 职业发展教授 Huanyu “Larry” Cheng 的带领下,研究人员公布了这种非侵入性、低成本传感器的详细信息,该传感器可以在生物传感器和生物电子学中检测汗液中的葡萄糖。该论文可在线获取,将发表在该杂志 12 月的印刷版上。

研究人员首先使用激光诱导石墨烯 (LIG) 构建了该设备,这是一种由各种形状的原子厚碳层组成的材料。 LIG 具有高导电性和只需几秒钟的便​​捷制造时间,似乎是传感设备的理想框架——但有一个重要的警告, 加布里埃尔·斯图尔特写道 at PSU website.

“这里的挑战是 LIG 对葡萄糖根本不敏感,”Cheng 说。 “因此,我们需要将葡萄糖敏感材料沉积到 LIG 上。”

据 Cheng 说,该团队之所以选择镍是因为它对葡萄糖具有很强的敏感性,并将其与黄金结合使用以降低过敏反应的潜在风险。

镍金合金的敏感性使 Cheng 的团队能够排除酶,这些酶通常用于在更具侵入性的市售设备或其他研究人员提出的无创监测器中测量葡萄糖。然而,这些酶会随着时间和温度的变化而迅速降解。

“酶传感器必须保持在一定的温度和pH值,酶不能长期储存,”Cheng说。 “另一方面,非酶葡萄糖传感器在稳定性和葡萄糖敏感性方面具有优势,无论这些变化如何。”

监测血糖
图片:宾夕法尼亚州立大学

非酶传感器需要碱性溶液,这会损害皮肤并通常会限制设备的可穿戴性。为了解决这个问题,Cheng 和他的团队在 LIG 合金上安装了一个微流控室。

程说,使用较小的碱性溶液室,整个设备大约有四分之一大小,并且足够灵活以保持与人体的安全连接。

在概念验证测试中,研究人员在饭后一小时和三小时使用皮肤安全粘合剂将可重复使用的设备附着在人的手臂上。受试者在每次测量时间之前进行了一次简短的锻炼——刚好足以产生汗水。收集汗水几分钟后,研究人员发现检测到的葡萄糖浓度从第一次测量到下一次下降。该设备的葡萄糖测量值通过使用市售葡萄糖监测仪进行的测量得到验证。

Cheng 和团队计划改进他们的原型以用于未来的应用,包括解决患者或临床医生如何使用传感器进行增量葡萄糖测量或持续监测以确定治疗措施,例如施用胰岛素。他们还打算改进和扩展这个平台,以便更舒适地监测其他生物标志物,这些生物标志物可以在填充身体细胞之间空间的汗液或间质液中找到。

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“我们希望与医生和其他医疗保健提供者合作,看看我们如何将这项技术应用于患者的日常监测,”Cheng 说。 “这种葡萄糖传感器作为一个基础示例,表明我们可以改进对极低浓度汗液中生物标志物的检测。”

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山姆·德雷珀 () 是在线编辑器 重量 |可穿戴技术 专注于运动和健身领域,但也热衷于市场上任何新的生活方式小工具。 可以通过 press(at)wearable-technologies.com 联系 Sam。