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無創(chuàng)葡萄糖監(jiān)測設(shè)備目前在美國還沒有上市，因此糖尿病患者必須收集血液樣本或使用嵌入皮下的傳感器來測量他們的血糖水平?，F(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員創(chuàng)造了全新可穿戴設(shè)備，以較低侵入性監(jiān)測葡萄糖水平。
研究人員在《生物傳感器和生物電子學(xué)》雜志上發(fā)表了這種無創(chuàng)的、低成本傳感器細節(jié)，它可以檢測汗水中的葡萄糖。研究人員首先用激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)構(gòu)建了該裝置，這種材料由各種形狀，原子厚的碳層組成。LIG具有高導(dǎo)電性，且制造時間僅需數(shù)秒，是傳感裝置的理想框架。
這里的挑戰(zhàn)是，LIG對葡萄糖完全不敏感。因此，研究人員需要在LIG上沉積一種對葡萄糖敏感的材料。該團隊選擇了鎳，因為它具有強大的葡萄糖敏感性，并將它與金結(jié)合起來，以降低過敏反應(yīng)的潛在風(fēng)險。配備了鎳金合金的LIG將能夠檢測皮膚表面汗液中的低濃度葡萄糖。
一種具有高度葡萄糖敏感性的材料是一個優(yōu)先事項。與血液相比，汗液中的葡萄糖濃度非常低，但汗液和血液中的葡萄糖水平有很強的相關(guān)性。雖然汗液中的葡萄糖濃度比血液中的濃度低約100倍，但該團隊的設(shè)備足夠敏感，能夠準確測量汗液中的葡萄糖并反映血液中的濃度。
鎳金合金的敏感性使研究團隊能夠排除使用酶，這些酶通常被用于更具侵入性的市售監(jiān)測設(shè)備或其他研究人員。然而，這些酶會隨著時間和溫度的變化迅速降解。一個酶式傳感器必須保持在一定的溫度和pH值，而且酶不能長期儲存。另一方面，非酶法葡萄糖傳感器在性能穩(wěn)定和葡萄糖敏感性方面具有優(yōu)勢，不受這些變化的影響。
非酶性傳感器需要堿性溶液，這可能會損害皮膚，通常會限制設(shè)備的可穿戴性。為了遏制這個問題，Cheng和他的團隊在LIG合金上附加了一個微流體室。這個腔室比以前開發(fā)的配置要小，以促進可穿戴性，并且是多孔的，以允許一系列的運動，如拉伸或擠壓。它連接到一個收集入口，將汗水傳入溶液中，而不允許溶液接觸皮膚。基本溶液與葡萄糖分子相互作用，產(chǎn)生一種與合金反應(yīng)的化合物。這種反應(yīng)觸發(fā)了一個電信號，表明汗液中葡萄糖的濃度。
Cheng和他的團隊計劃在他們的原型基礎(chǔ)上進行改進，以利于未來的應(yīng)用，包括解決病人或臨床醫(yī)生如何使用該傳感器進行增量葡萄糖測量的問題。
(原標題：美國賓州大學(xué)開發(fā)首個低入侵可穿戴血糖監(jiān)測設(shè)備)
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