Nieinwazyjne urządzenia do monitorowania poziomu glukozy w pocie

Naukowcy z Penn State Department of Engineering Science and Mechanics opracowali prototyp poręcznego, stosunkowo taniego i nieinwazyjnego czujnika monitorującego poziom glukozy w pocie. Dzięki nowoczesnym urządzeniom być może bezigłowy pomiar glikemii już wkrótce stanie się normą. 

Biosensory – przyszłość diagnostyki

Pot jest źródłem, z którego można czerpać wiele danych dotyczących naszej fizjologii. Obecne w nim metabolity mogą dostarczyć istotnych informacji wymaganych do monitorowania stanu zdrowia pacjenta. W przeciwieństwie do płynów ustrojowych, takich jak krew, łatwo można go pozyskać i zbadać za pomocą różnych nieinwazyjnych metod, w tym, stosując procedurę wykrywania elektrochemicznego za pomocą biosensorów.

Przeczytaj także, czym jest ciągłe monitorowanie glikemii i czy jest refundowane.

Jak powstawał czujnik?

Naukowcy z Uniwersytet Stanu Pensylwania skonstruowali urządzenie najpierw z indukowanego laserem grafenu, materiału zbudowanego z atomów węgla, strukturą przypominającego płaski plaster miodu, który ze względu na swoje właściwości (krótki czas produkcji i wysokie przewodzenie elektryczne) wydawał się być idealną ramą dla urządzenia wykrywającego. Wyzwanie stanowił fakt, że nie jest on wrażliwy na glukozę. Z tego powodu inżynierowie zdecydowali się osadzić na nim nikiel, który jest czuły na ten cukier oraz złoto, którego zadaniem jest zapobieganie ewentualnym reakcjom alergicznym. Powstała w ten sposób kombinacja, zdolna do wykrywania nawet niskiego stężenia glukozy w pocie na powierzchni skóry.

Próba testowa, w której wzięli udział ochotnicy, dowiodła, że urządzenie może z powodzeniem śledzić zmiany w poziomie glukozy we krwi przed i po posiłku. Artykuł ze szczegółami opisujący pracę nad czujnikiem jest dostępny online i zostanie opublikowany w grudniowym wydaniu czasopisma „Biosensors and Bio electronics”.

Jak działa czujnik? Jakie są jego zalety?

Sensor zawiera komorę mikro przepływową, do której pobierana jest próbka potu. Następnie roztwór alkaliczny reaguje z glukozą, tworząc związek, który w połączeniu ze stopem niklu i złota obecnym w urządzeniu wywołuje sygnał elektryczny, którego intensywność może być wskaźnikiem ilość glukozy obecnej w pocie.

Urządzenia do pomiaru poziom glukozy – inne projekty

Badacze zamierzają poświęcić więcej uwagi temu, w jaki sposób pacjenci mogliby używać tej technologii do codziennego monitorowania, tak, aby mogła stać się narzędziem do określenia działań związanych z leczeniem cukrzycy. W przyszłości naukowcy planują udoskonalić i rozszerzyć działanie urządzenia, aby można było wygodnie monitorować także inne bio markery, które można znaleźć w pocie, a także płynie śródmiąższowym, który wypełniają przestrzeń między komórkami organizmu.

Jednym z najwcześniejszych sposobów pomiaru stężenia glukozy, jest elektroda enzymatyczna (tzw. test paskowy) dr Lendla C. Clarka, którą naukowiec opracował na początku lat 60. ubiegłego wieku. Z czasem zaczęły powstawać nieenzymatyczne czujniki elektrochemiczne, które charakteryzują się lepszą coraz lepszą czułością. Współczesne projekty są coraz bardziej zaawansowane. Kilka lat temu grupa uczonych z Narodowego Uniwersytetu w Seulskiego zaprojektowała wielofunkcyjne urządzenie, które może jednocześnie monitorować poziom glukozy i inne parametry życiowe. 

Naukowy z Uniwersytetu Teksańskiego stworzyli natomiast przyrząd, który oprócz poziomu glukozy może mierzyć również dwa inne bio markery — kortyzol i interleukinę-6. Urządzenie zawiera ciecz jonową, substancję, która stabilizuje mikro środowisko na powierzchni skóry, co umożliwia jego pracę na różnych typach tkanki, zarówno u osób młodych, jak i seniorów. Pozwala to także na wykonywanie cogodzinnych odczytów bez obniżania wydajności pracy czujnika.

Zespół badawczy z Wydziału Nanoinżynierii Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, opracował urządzenie, które może mierzyć glukozę w pocie poprzez dotknięcie palca oraz dopasowany do niego algorytm, który uzyskany pomiar przekłada na poziom glukozy we krwi. Powstawanie tej innowacji zostało opisane w artykule opublikowanym w „ACS Sensors”.