微实验室测量一滴汗液中的糖水平

准确及时地测量血糖是医学诊断的重要组成部分。特别地，胰岛素缺乏和血糖过多是糖尿病的两个主要原因，并且都可以通过检查血糖水平来识别。目前，基于光纤技术和微流体动力学，研究人员已经开发出了一种廉价且极为灵敏的设备，它是一种“微实验室”，能够仅需滴一滴汗就能确定葡萄糖水平。

关于原始技术-下切。


香港理工大学和浙江大学的一个团队正在开发一种糖尿病的早期诊断和预防设备。

所使用的技术属于一个称为“光流体力学”的新领域，它结合了光子感知（利用光的特性来检测某些化学物质的存在）和微流体力学（研究少量液体通过微通道的流动行为）。
根据《生物医学快报》上的一篇文章，新设备的独特之处在于它使用纤维来检测葡萄糖。将这种类型的传感器引入微流体动力学芯片后，不仅使该设备极其灵敏，而且便于日常佩戴，最重要的是，价格便宜。

香港理工大学电气工程副教授张平（A. Zhang Ping）谈到光子方法是最有希望的超精确传感技术之一。
当将光子学与小型平台（微流体动力学芯片）结合使用时，我们得到了一个紧凑的分析微实验室，可以快速提供准确的数据。
其他研究人员已尝试将检测葡萄糖存在的电化学传感器并入微流体动力学通道中，以获取紧凑且廉价的芯片，但遇到了诸如电化学传感器中的电磁干扰之类的问题。这就是为什么团队选择不受这种影响的光纤的原因。

光纤生物传感器甚至可以检测溶液中极少量的葡萄糖。


Zhang及其同事在他们的文章中介绍了将光纤生物传感器与微流体动力学芯片组合在一起以创建光流体动力学设备的技术，该设备可用于超精密测定不易受电磁干扰的葡萄糖水平。他们创建的光学传感器对周围介质的折射率变化极为敏感。为了将这种设备变成葡萄糖传感器，科学家使用了葡萄糖氧化酶膜作为检测材料。该材料的选择是由于其对溶液中葡萄糖的反应。

为了维护接收层并改善信号的质量和稳定性，该小组还直接在传感器上应用了一层聚乙烯亚胺（PEI）和一层聚丙烯酸（PAA）。张解释说，两层PEI / PAA膜“ 控制了葡萄糖氧化酶催化剂上葡萄糖的氧化，并通过溶胀或收缩来应对这种氧化。”

Zhang说，经过一系列测试，研究小组得出结论：“ 光纤传感器本身非常敏感，可以检测到极低的葡萄糖氧化酶浓度，约为1 nmol（10摩尔浓度减去第九度）， ”但是他们引入了将其放入微流体动力学芯片后，传感器性能“ 显着提高 ”。
测量范围的扩大并不是传感器的唯一改进：研究人员称，测量时间已大大减少，“ 从6分钟减少到70秒。”

该设备可检测溶液中的葡萄糖-因此，它可用于从最少量的汗液中测量葡萄糖水平。

“ 这一事实使该技术非常适合通过测量汗液葡萄糖来早期诊断糖尿病。” -教授 以及张品（Pin Zhang）。

未来，该团队希望开发出许多多功能设备-“微实验室”，用于从生物医学诊断到环境监测以及药物开发等各个领域的研究与开发。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394177/