Microlaboratorio mide el nivel de azúcar con una gota de sudor

La medición precisa y oportuna de la glucosa en sangre es una parte esencial del diagnóstico médico. En particular, la deficiencia de insulina y el exceso de azúcar en la sangre son dos de las principales causas de diabetes, y ambas pueden identificarse mediante el examen de los niveles de glucosa. En este momento, basados ​​en tecnologías de fibra óptica y microhidrodinámica, los investigadores han desarrollado un dispositivo económico y extremadamente sensible, que es una especie de "microlaboratorio" que tiene la capacidad de determinar los niveles de glucosa con solo una gota de sudor.

Sobre la tecnología original, debajo del corte.


Un equipo de la Universidad Politécnica de Hong Kong y la Universidad de Zhejiang está desarrollando un dispositivo para el diagnóstico precoz y la prevención de la diabetes.

La tecnología utilizada pertenece a un nuevo campo llamado "optohidrodinámica", que combina la percepción de fotones (utilizando las propiedades de la luz para detectar la presencia de ciertos químicos) y la microhidrodinámica (estudiando el comportamiento del flujo de pequeños volúmenes de líquido a través de microcanales).
La singularidad del nuevo dispositivo es que, según un artículo en Biomedical Optics Express, utiliza fibra para detectar glucosa. La introducción de este tipo de sensor en un chip microhidrodinámico hace que el dispositivo no solo sea extremadamente sensible, sino también conveniente para el uso diario y, lo más importante, económico.

A. Ping Zhang, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad Politécnica de Hong Kong, habla sobre el enfoque de fotones como una de las tecnologías de detección ultraprecisas más prometedoras.
Al combinar la fotónica con plataformas de pequeño tamaño (chips microhidrodinámicos), obtenemos un microlaboratorio analítico compacto que proporciona rápidamente datos precisos.
Otros investigadores han intentado incorporar sensores electroquímicos que detectan la presencia de glucosa en canales microhidrodinámicos para obtener chips compactos y económicos, pero han encontrado problemas como interferencia electromagnética en sensores electroquímicos. Es por eso que el equipo eligió una fibra que no está sujeta a tal impacto.

El biosensor de fibra óptica detecta incluso cantidades extremadamente bajas de glucosa en solución.


En su artículo, Zhang y sus colegas describen la técnica mediante la cual combinaron un biosensor de fibra óptica con un chip microhidrodinámico para crear un dispositivo optohidrodinámico para la determinación ultra precisa de los niveles de glucosa que no son susceptibles a la interferencia electromagnética. El sensor óptico que crearon es extremadamente sensible a los cambios en el índice de refracción del medio que lo rodea. Para convertir este dispositivo en un sensor de glucosa, los científicos utilizaron una película de glucosa oxidasa como material detector; La elección de este material se debió a su reacción a la glucosa en solución.

Para mantener la capa receptora y mejorar la calidad y la estabilidad de la señal, el equipo también aplicó una capa de polietilenimina (PEI) y una capa de ácido poliacrílico (PAA) directamente sobre el sensor. Zhang explica que la película de PEI / PAA de dos capas " controla la oxidación de la glucosa en un catalizador de glucosa oxidasa y responde a esta oxidación mediante hinchazón o contracción ".

Zhang dice que después de una serie de pruebas, el equipo concluyó que "el sensor de fibra óptica es muy sensible en sí mismo y puede detectar concentraciones extremadamente bajas de glucosa oxidasa, del orden de 1 nmol (10 molaridades menos el noveno grado) " , pero después de que introdujeron en un chip microhidrodinámico, el rendimiento del sensor ha " aumentado notablemente ".
Ampliar el rango de medición no fue la única mejora en la operación del sensor: el tiempo de medición también se redujo significativamente, según los investigadores, " se redujo de 6 minutos a 70 segundos ".

El dispositivo detecta la glucosa en una solución, por lo tanto, se puede usar para medir los niveles de glucosa desde la más mínima gota de sudor.

" Este hecho hace que la tecnología sea ideal para el diagnóstico temprano de diabetes al medir la glucosa en el sudor ". - prof. Y Pin Zhang.

En el futuro, el equipo espera desarrollar una serie de dispositivos multifuncionales: "microlaboratorio" para su uso en investigación y desarrollo en diversos campos, desde el diagnóstico biomédico hasta el monitoreo ambiental, así como en el desarrollo de fármacos.

Source: https://habr.com/ru/post/es394177/