宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种可穿戴的葡萄糖监测器，可以实时无创地测量汗液中的葡萄糖水平。
在美国，目前还没有商用的无创血糖监测设备，因此糖尿病患者必须收集血液样本或使用嵌入皮下的传感器来测量血糖水平。现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员发明了一种新的可穿戴设备，较少干扰的血糖监测可能会成为常态。
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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，研究人员发表了生物传感器和生物电子学中可以检测汗液中葡萄糖的无创、低成本传感器的细节。这篇论文可以在网上找到，将发表在该杂志12月的印刷版上。
研究人员首先用激光诱导石墨烯(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制造时间，似乎是传感装置的理想框架，但有一个重要的警告，加布里埃尔·斯图尔特写道在PSU网站。
“这里的挑战是LIG对葡萄糖完全不敏感，”Cheng说。“所以，我们需要在LIG上沉积一种葡萄糖敏感材料。”
据程说，研究小组选择镍是因为它对葡萄糖有很强的敏感性，并将其与黄金结合，以降低潜在的过敏反应风险。
镍金合金的灵敏度使得Cheng的团队排除了酶，酶通常被用在更有侵入性的商用设备或其他研究人员提出的非侵入性监测器中来测量葡萄糖。然而，这些酶会随着时间和温度的变化而迅速降解。
“酶的传感器必须保持在一定的温度和pH值，酶不能长期储存，”程说。“另一方面，无论这些变化如何，非酶葡萄糖传感器在稳定性能和葡萄糖敏感性方面都具有优势。”
非酶传感器需要碱性溶液，这可能会损伤皮肤，通常会限制设备的耐磨性。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体室。
程说，由于碱性溶液腔较小，整个装置大约只有四分之一硬币的大小，而且足够灵活，可以安全地附着在人体上。
在一项概念验证测试中，研究人员使用一种皮肤安全粘合剂，将可重复使用的设备在用餐后1小时和3小时粘附在受试者的手臂上。在每次测量时间之前，受试者进行了一次简短的锻炼——刚好能出汗。在收集汗液几分钟后，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商用葡萄糖监测器的测量值进行验证。
Cheng和他的团队计划对他们的原型进行改进，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血糖测量或持续监测，以确定治疗措施，如注射胰岛素。他们还打算改进和扩展这个平台，以便更方便地监测其他生物标志物，这些标志物可以在汗液或填充体内细胞间空间的间质液中找到。
“我们希望与医生和其他卫生保健提供者合作，看看如何将这项技术应用于患者的日常监测，”程说。“这个葡萄糖传感器是一个基础性的例子，表明我们可以在极低浓度的汗液中改善生物标志物的检测。”
