Microlaboratório mede nível de açúcar com uma gota de suor

A medição precisa e oportuna da glicemia é uma parte essencial do diagnóstico médico. Em particular, a deficiência de insulina e o excesso de açúcar no sangue são duas das principais causas de diabetes, e ambas podem ser identificadas através do exame dos níveis de glicose. No momento, com base em tecnologias de fibra ótica e micro-hidrodinâmica, os pesquisadores desenvolveram um dispositivo barato e extremamente sensível, que é uma espécie de "microlaboratório" que tem a capacidade de determinar os níveis de glicose com apenas uma gota de suor.

Sobre a tecnologia original - sob o corte.


Uma equipe da Universidade Politécnica de Hong Kong e da Universidade de Zhejiang está desenvolvendo um dispositivo para o diagnóstico precoce e a prevenção do diabetes.

A tecnologia usada pertence a um novo campo chamado “opto-hidrodinâmica”, combinando a percepção do fóton (usando as propriedades da luz para detectar a presença de certos produtos químicos) e a micro-hidrodinâmica (estudando o comportamento do fluxo de pequenos volumes de líquido através de microcanais).
A singularidade do novo dispositivo é que, de acordo com um artigo da Biomedical Optics Express, ele usa fibra para detectar glicose. A introdução desse tipo de sensor em um chip micro-hidrodinâmico torna o dispositivo não apenas extremamente sensível, mas também conveniente para o uso diário e, principalmente, barato.

A. Ping Zhang, professor associado de engenharia elétrica da Universidade Politécnica de Hong Kong, fala sobre a abordagem do fóton como uma das mais promissoras tecnologias de detecção ultraprecisa.
Ao combinar a fotônica com plataformas de tamanho pequeno (chips micro-hidrodinâmicos), obtemos um microlaboratório analítico compacto que fornece rapidamente dados precisos.
Outros pesquisadores tentaram incorporar sensores eletroquímicos que detectam a presença de glicose nos canais micro-hidrodinâmicos para produzir chips compactos e baratos, mas encontraram problemas como interferência eletromagnética em sensores eletroquímicos. Por isso, a equipe escolheu uma fibra que não está sujeita a esse impacto.

O biossensor de fibra óptica detecta quantidades extremamente baixas de glicose em solução.


Em seu artigo, Zhang e colegas descrevem a técnica pela qual combinaram um biossensor de fibra óptica com um chip micro-hidrodinâmico para criar um dispositivo opto-hidrodinâmico para determinação ultra-precisa dos níveis de glicose que não são suscetíveis à interferência eletromagnética. O sensor óptico que eles criaram é extremamente sensível às mudanças no índice de refração do meio ao seu redor. Para transformar esse dispositivo em um sensor de glicose, os cientistas usaram um filme de glicose oxidase como material detector; A escolha deste material foi devido à sua reação à glicose em solução.

Para manter a camada receptora e melhorar a qualidade e a estabilidade do sinal, a equipe também aplicou uma camada de polietilenoimina (PEI) e uma camada de ácido poliacrílico (PAA) diretamente no sensor. Zhang explica que o filme PEI / PAA de duas camadas " controla a oxidação da glicose em um catalisador de glicose oxidase e responde a essa oxidação por inchaço ou contração ".

Zhang diz que, após uma série de testes, a equipe concluiu que "o sensor de fibra ótica é muito sensível por si só e pode detectar concentrações extremamente baixas de glicose oxidase, da ordem de 1 nmol (10 molaridade menos o nono grau) " , mas depois que eles introduziram em um chip micro-hidrodinâmico, o desempenho do sensor " aumentou acentuadamente ".
Expandir a faixa de medição não foi a única melhoria na operação do sensor: o tempo de medição também foi significativamente reduzido, segundo os pesquisadores, " foi reduzido de 6 minutos para 70 segundos ".

O dispositivo detecta glicose em uma solução - portanto, pode ser usado para medir os níveis de glicose desde a menor gota de suor.

" Esse fato torna a tecnologia ideal para o diagnóstico precoce do diabetes, medindo a glicose no suor ". - prof. E Pin Zhang:

No futuro, a equipe espera desenvolver uma série de dispositivos multifuncionais - “microlaboratórios” para uso em pesquisa e desenvolvimento em vários campos, desde diagnósticos biomédicos até monitoramento ambiental, bem como no desenvolvimento de medicamentos.

Source: https://habr.com/ru/post/pt394177/