Microlaboratory misst den Zuckergehalt mit einem Tropfen Schweiß

Eine genaue und zeitnahe Messung des Blutzuckers ist ein wesentlicher Bestandteil der medizinischen Diagnose. Insbesondere Insulinmangel und übermäßiger Blutzucker sind zwei der Hauptursachen für Diabetes, und beide können durch Untersuchung des Glukosespiegels identifiziert werden. Derzeit haben die Forscher auf der Grundlage von Glasfasertechnologien und Mikrohydrodynamik ein kostengünstiges und äußerst empfindliches Gerät entwickelt, bei dem es sich um eine Art „Mikrolabor“ handelt, mit dem der Glukosespiegel mit nur einem Tropfen Schweiß bestimmt werden kann.

Über die ursprüngliche Technologie - unter dem Schnitt.


Ein Team der Hong Kong Polytechnic University und der Zhejiang University entwickelt ein Gerät zur Früherkennung und Prävention von Diabetes.

Die verwendete Technologie gehört zu einem neuen Gebiet namens „Optohydrodynamik“, das die Photonenwahrnehmung (unter Verwendung der Eigenschaften des Lichts zum Nachweis bestimmter Chemikalien) und die Mikrohydrodynamik (Untersuchung des Verhaltens des Flusses kleiner Flüssigkeitsvolumina durch Mikrokanäle) kombiniert.
Die Einzigartigkeit des neuen Geräts besteht darin, dass es laut einem Artikel in Biomedical Optics Express Fasern zum Nachweis von Glukose verwendet. Die Einführung dieses Sensortyps in einen mikrohydrodynamischen Chip macht das Gerät nicht nur äußerst empfindlich, sondern auch praktisch für den täglichen Gebrauch und vor allem kostengünstig.

A. Ping Zhang, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik an der Hong Kong Polytechnic University, spricht über den Photonenansatz als eine der vielversprechendsten ultrapräzisen Sensortechnologien.
Wenn wir Photonik mit kleinen Plattformen (mikrohydrodynamischen Chips) kombinieren, erhalten wir ein kompaktes analytisches Mikrolabor, das schnell genaue Daten liefert.
Andere Forscher haben versucht, elektrochemische Sensoren, die das Vorhandensein von Glucose in mikrohydrodynamischen Kanälen erfassen, einzubauen, um kompakte und kostengünstige Chips zu erhalten, sind jedoch auf Probleme wie elektromagnetische Interferenzen bei elektrochemischen Sensoren gestoßen. Aus diesem Grund hat sich das Team für eine Faser entschieden, die keinen solchen Auswirkungen hat.

Der faseroptische Biosensor erkennt auch extrem geringe Mengen an Glucose in Lösung.


In ihrem Artikel beschreiben Zhang und Kollegen die Technik, mit der sie einen Glasfaser-Biosensor mit einem mikrohydrodynamischen Chip kombinierten, um ein optohydrodynamisches Gerät zur ultrapräzisen Bestimmung von Glukosespiegeln zu schaffen, die nicht für elektromagnetische Störungen anfällig sind. Der von ihnen erzeugte optische Sensor reagiert äußerst empfindlich auf Änderungen des Brechungsindex des ihn umgebenden Mediums. Um dieses Gerät in einen Glukosesensor zu verwandeln, verwendeten die Wissenschaftler einen Glukoseoxidasefilm als Detektormaterial. Die Wahl dieses Materials beruhte auf seiner Reaktion auf Glucose in Lösung.

Um die Empfangsschicht zu erhalten und die Qualität und Stabilität des Signals zu verbessern, trug das Team auch eine Schicht Polyethylenimin (PEI) und eine Schicht Polyacrylsäure (PAA) direkt auf den Sensor auf. Zhang erklärt, dass der zweischichtige PEI / PAA-Film " die Oxidation von Glucose an einem Glucoseoxidasekatalysator steuert und auf diese Oxidation durch Quellen oder Zusammenziehen reagiert ".

Zhang sagte, dass das Team nach einer Reihe von Tests zu dem Schluss kam, dass „der Glasfasersensor an sich sehr empfindlich ist und extrem niedrige Glucoseoxidasekonzentrationen in der Größenordnung von 1 nmol (10 Molarität minus dem neunten Grad) nachweisen kann “, aber nachdem sie eingeführt wurden In einem mikrohydrodynamischen Chip hat sich die Sensorleistung " deutlich erhöht ".
Die Erweiterung des Messbereichs war nicht die einzige Verbesserung des Sensorbetriebs: Die Messzeit wurde laut den Forschern ebenfalls erheblich verkürzt, " sie wurde von 6 Minuten auf 70 Sekunden reduziert ".

Das Gerät erkennt Glukose in einer Lösung - daher kann es verwendet werden, um den Glukosespiegel ab dem geringsten Schweißtropfen zu messen.

" Diese Tatsache macht die Technologie ideal für die Früherkennung von Diabetes durch Messung der Schweißglukose ." - prof. Und Pin Zhang.

In Zukunft erwartet das Team die Entwicklung einer Reihe von multifunktionalen Geräten - „Mikrolaboratorien“ für Forschung und Entwicklung in verschiedenen Bereichen, von der biomedizinischen Diagnostik über die Umweltüberwachung bis hin zur Arzneimittelentwicklung.

Source: https://habr.com/ru/post/de394177/