Laboratorium mikro mengukur kadar gula dengan satu tetes keringat

Pengukuran glukosa darah yang akurat dan tepat waktu adalah bagian penting dari diagnosis medis. Secara khusus, defisiensi insulin dan kelebihan gula darah adalah dua penyebab utama diabetes, dan keduanya dapat diidentifikasi dengan memeriksa kadar glukosa. Pada saat ini, berdasarkan pada teknologi serat optik dan mikrohidrodinamika, para peneliti telah mengembangkan perangkat yang murah dan sangat sensitif, yang merupakan semacam "kolaborasi mikro" yang memiliki kemampuan untuk menentukan kadar glukosa hanya dengan satu tetes keringat.

Tentang teknologi asli - di bawah potongan.


Sebuah tim dari Universitas Politeknik Hong Kong dan Universitas Zhejiang sedang mengembangkan perangkat untuk diagnosis dini dan pencegahan diabetes.

Teknologi yang digunakan adalah milik bidang baru yang disebut "optohydrodynamics", menggabungkan persepsi foton (menggunakan sifat cahaya untuk mendeteksi keberadaan bahan kimia tertentu) dan mikrohidrodinamika (mempelajari perilaku aliran volume kecil cairan melalui saluran mikro).
Keunikan perangkat baru itu adalah, menurut sebuah artikel di Biomedical Optics Express, ia menggunakan serat untuk mendeteksi glukosa. Pengenalan jenis sensor ini ke dalam chip microhydrodynamic membuat perangkat ini tidak hanya sangat sensitif, tetapi juga nyaman untuk dipakai sehari-hari, dan yang paling penting - murah.

A. Ping Zhang, profesor teknik elektro di Universitas Politeknik Hong Kong, berbicara tentang pendekatan foton sebagai salah satu teknologi penginderaan ultra-tepat yang paling menjanjikan.
Saat menggabungkan fotonik dengan platform berukuran kecil (chip mikrohidrodinamik), kami mendapatkan kolaborasi mikro analitik yang cepat yang menyediakan data akurat.
Peneliti lain telah berusaha untuk menggabungkan sensor elektrokimia yang mendeteksi keberadaan glukosa ke saluran mikrohidrodinamik untuk mendapatkan chip yang kompak dan murah, tetapi telah mengalami masalah seperti gangguan elektromagnetik pada sensor elektrokimia. Itulah sebabnya tim memilih serat yang tidak terkena dampak seperti itu.

Biosensor serat optik bahkan mendeteksi jumlah glukosa yang sangat rendah dalam larutan.


Dalam artikel mereka, Zhang dan rekannya menggambarkan teknik di mana mereka menggabungkan biosensor serat optik dengan chip microhydrodynamic untuk membuat perangkat optohydrodynamic untuk penentuan kadar glukosa yang sangat tepat yang tidak rentan terhadap gangguan elektromagnetik. Sensor optik yang mereka buat sangat sensitif terhadap perubahan indeks bias media yang mengelilinginya. Untuk mengubah perangkat ini menjadi sensor glukosa, para ilmuwan menggunakan film glukosa oksidase sebagai bahan detektor; Pilihan bahan ini adalah karena reaksinya terhadap glukosa dalam larutan.

Untuk mempertahankan lapisan penerima dan meningkatkan kualitas dan stabilitas sinyal, tim juga menerapkan lapisan polietilenimin (PEI) dan lapisan asam poliakrilat (PAA) langsung pada sensor. Zhang menjelaskan bahwa film dua lapis PEI / PAA " mengendalikan oksidasi glukosa pada katalis glukosa oksidase dan merespons oksidasi ini dengan pembengkakan atau kontraksi ."

Zhang mengatakan bahwa setelah serangkaian tes, tim sampai pada kesimpulan bahwa " sensor serat optik itu sendiri sangat sensitif, dan dapat mendeteksi konsentrasi glukosa oksidase yang sangat rendah, dari urutan 1 nmol (10 molaritas dikurangi tingkat kesembilan), " tetapi setelah mereka memperkenalkan itu menjadi chip microhydrodynamic, kinerja sensor telah " meningkat tajam ."
Memperluas rentang pengukuran bukan satu-satunya peningkatan dalam operasi sensor: waktu pengukuran juga berkurang secara signifikan, menurut para peneliti, " itu berkurang dari 6 menit menjadi 70 detik ."

Perangkat mendeteksi glukosa dalam suatu solusi - oleh karena itu, alat ini dapat digunakan untuk mengukur kadar glukosa dari sedikit keringat.

" Fakta ini membuat teknologi ini ideal untuk diagnosis dini diabetes dengan mengukur glukosa keringat ." - prof. Dan Pin Zhang.

Di masa depan, tim berharap untuk mengembangkan sejumlah perangkat multifungsi - "kolaborasi mikro" untuk digunakan dalam penelitian dan pengembangan di berbagai bidang, dari diagnostik biomedis hingga pemantauan lingkungan, serta dalam pengembangan obat.

Source: https://habr.com/ru/post/id394177/