يقيس الميكروفلوري مستوى السكر بقطرة واحدة من العرق

يعد قياس جلوكوز الدم بدقة وفي الوقت المناسب جزءًا أساسيًا من التشخيص الطبي. على وجه الخصوص ، يعد نقص الأنسولين وزيادة السكر في الدم من الأسباب الرئيسية لمرض السكري ، ويمكن تحديد كليهما من خلال فحص مستويات الجلوكوز. في الوقت الحالي ، استنادًا إلى تقنيات الألياف الضوئية والديناميكا الدقيقة ، طور الباحثون جهازًا غير مكلف وحساس للغاية ، وهو نوع من "المعالجات الدقيقة" التي لديها القدرة على تحديد مستويات الجلوكوز بقطرة واحدة فقط من العرق.

حول التكنولوجيا الأصلية - تحت القطع.


يعمل فريق من جامعة هونغ كونغ البوليتكنيك وجامعة تشجيانغ على تطوير جهاز للتشخيص المبكر والوقاية من مرض السكري.

تنتمي التكنولوجيا المستخدمة إلى مجال جديد يسمى "الديناميكا الضوئية" ، يجمع بين إدراك الفوتون (باستخدام خصائص الضوء للكشف عن وجود بعض المواد الكيميائية) والديناميكا الدقيقة (دراسة سلوك تدفق كميات صغيرة من السائل عبر القنوات الدقيقة).
تميز الجهاز الجديد هو أنه ، وفقًا لمقال في Biomedical Optics Express ، يستخدم الألياف للكشف عن الجلوكوز. إن إدخال هذا النوع من أجهزة الاستشعار في رقاقة microhydrodynamic يجعل الجهاز ليس حساسًا للغاية فحسب ، ولكنه أيضًا مناسب للارتداء اليومي ، والأهم من ذلك - غير مكلف.

بينج زانج ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية في جامعة هونغ كونغ البوليتكنيك ، يتحدث عن نهج الفوتون كواحد من أكثر تقنيات الاستشعار الواعدة فائقة الدقة الواعدة.
عند الجمع بين الضوئيات والمنصات الصغيرة الحجم (رقائق الديناميكا الميكروية) ، نحصل على مختبر تحليلي صغير الحجم يوفر بيانات دقيقة بسرعة.
حاول باحثون آخرون دمج أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية التي تكشف عن وجود الجلوكوز في القنوات الهيدروديناميكية من أجل إنتاج رقائق مدمجة وغير مكلفة ، لكنهم واجهوا مشاكل مثل التداخل الكهرومغناطيسي في أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية. لهذا السبب اختار الفريق أليافًا لا تخضع لمثل هذا التأثير.

يكتشف جهاز الاستشعار البيولوجي للألياف البصرية حتى كميات منخفضة للغاية من الجلوكوز في المحلول.


يصف تشانغ وزملاؤه في مقالتهم التقنية التي قاموا من خلالها بدمج جهاز استشعار حيوي للألياف الضوئية مع شريحة ديناميكية هيدروجينية لإنشاء جهاز ضوئي هيدروديناميكي لتحديد مستويات الجلوكوز بدقة فائقة والتي لا تكون عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي. المستشعر البصري الذي أنشأوه حساس للغاية للتغيرات في معامل الانكسار للوسط المحيط به. لتحويل هذا الجهاز إلى جهاز استشعار الجلوكوز ، استخدم العلماء فيلم أوكسيديز الجلوكوز كمادة كاشف ؛ يرجع اختيار هذه المادة إلى تفاعلها مع الجلوكوز في المحلول.

للحفاظ على طبقة الاستقبال وتحسين جودة واستقرار الإشارة ، قام الفريق أيضًا بتطبيق طبقة من البولي إيثيلين أمين (PEI) وطبقة من حمض البولي أكريليك (PAA) مباشرة على المستشعر. يوضح تشانغ أن فيلم PEI / PAA المكون من طبقتين " يتحكم في أكسدة الجلوكوز على محفز أوكسيديز الجلوكوز ويستجيب لهذا الأكسدة عن طريق التورم أو التقلص ."

يقول تشانغ إنه بعد سلسلة من الاختبارات ، توصل الفريق إلى استنتاج مفاده أن " مستشعر الألياف الضوئية حساس للغاية في حد ذاته ، ويمكنه اكتشاف تركيزات منخفضة جدًا من أوكسيديز الجلوكوز ، من 1 نانومول (10 مولارية ناقص الدرجة التاسعة) " ، ولكن بعد أن قدموا في رقاقة microhydrodynamic ، ارتفع أداء المستشعر بشكل ملحوظ .
لم يكن توسيع نطاق القياس هو التحسين الوحيد في عمل المستشعر: فقد تم أيضًا تقليل وقت القياس بشكل كبير ، وفقًا للباحثين ، " تم تخفيضه من 6 دقائق إلى 70 ثانية ".

يكتشف الجهاز الجلوكوز في محلول - وبالتالي ، يمكن استخدامه لقياس مستويات الجلوكوز من أدنى قطرة عرق.

" هذه الحقيقة تجعل التكنولوجيا مثالية للتشخيص المبكر لمرض السكري عن طريق قياس جلوكوز العرق ." - الأستاذ. و Pin Zhang.

في المستقبل ، يتوقع الفريق تطوير عدد من الأجهزة متعددة الوظائف - "المعمل الصغير" للاستخدام في البحث والتطوير في مختلف المجالات ، من التشخيص الطبي الحيوي إلى المراقبة البيئية ، وكذلك في تطوير الأدوية.

Source: https://habr.com/ru/post/ar394177/