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天津大学栗大超团队开发新的测量设备,可连续检测体内血糖变化

日期:2021-03-30 22:53:49 来源: iNature 点击:

连续血糖监测可避免丢失有关重要血糖变化的信息,对糖尿病的诊断和治疗具有重要意义。特别是,它有可能实现与胰岛素泵配合使用的闭环治疗。

2021年1月27日,天津大学栗大超团队在Science Advances 在线发表题为“A thermal activated and differential self-calibrated flexible epidermal biomicrofluidic device for wearable accurate blood glucose monitoring”的研究论文,该研究报道了一种灵活的基于电子的表皮生物微流控技术,用于临床连续血糖监测,克服了目前可穿戴设备,测量不可靠的缺点。

该研究提出了一种热活化方法,以提高透皮组织液(ISF)提取的效率,从而能够以低电流密度进行提取,从而显著减少皮肤刺激。为了消除个体差异的影响,该研究建议使用Na +传感器和校正模型,这会导致ISF提取量的波动。具有3D纳米结构的工作电极表面的电化学传感器经过专门设计,可实现精确的原位葡萄糖测量。表皮生物微流体装置的制造包括柔性电极的形成,纳米材料改性和酶固定化,通过喷墨印刷完全实现,从而能够以低成本容易地制造,这有益于实际生产。


连续血糖监测可避免丢失有关重要血糖变化的信息,对糖尿病的诊断和治疗具有重要意义。特别是,它有可能实现与胰岛素泵配合使用的闭环治疗。目前详细介绍连续血糖监测的公司主要包括Dexcom,MiniMed和Abbott。由于ISF中的葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度密切相关,因此它们可以使用可植入的酶传感器进行微创的连续血糖监测,以测量组织液(ISF)中的葡萄糖浓度。

但是,体内固有的生物电很容易引起传感器信号漂移,从而显著影响测量精度。这些固有的缺点使得可植入产品难以在临床上广泛推广。新兴的可穿戴技术,尤其是用于快速增长的柔性电子设备的技术,为实现体外葡萄糖监测带来了机遇,这对实际应用和大规模临床推广很有希望。

当前基于柔性电子学的血糖预测研究主要集中在汗液分析上。例如,不同的研究组试图通过可穿戴设备检测汗液中的葡萄糖,从而表明血糖水平。这种方法是非侵入性的。但是,持续吸汗需要额外的激励措施,例如运动或药物激活。最重要的是,汗液葡萄糖与血液中的葡萄糖并不密切相关。因此,基于汗液葡萄糖监测的血糖预测不够可靠,无法在临床中应用。临床可穿戴式连续血糖监测的以下问题仍有待解决:(i)长期ISF提取引起的皮肤刺激性;(ii)由于个体差异而导致ISF提取量的波动;(iii)准确捕获低血糖症,以及(iv)被动排汗对血糖监测的影响。

在此,该研究提出了一种基于电子学的灵活的表皮生物微流控技术,以实现连续血糖监测,克服了目前可穿戴设备,测量不可靠的缺点,从而满足了糖尿病的临床诊断和治疗。该研究提出了一种热活化方法,以提高透皮组织液(ISF)提取的效率,从而能够以低电流密度进行提取,从而显著减少皮肤刺激。为了消除个体差异的影响,该研究建议使用Na +传感器和校正模型,这会导致ISF提取量的波动。

具有3D纳米结构的工作电极表面的电化学传感器经过专门设计,可实现精确的原位葡萄糖测量。表皮生物微流体装置的制造包括柔性电极的形成,纳米材料改性和酶固定化,通过喷墨印刷完全实现,从而能够以低成本容易地制造,这有益于实际生产。


参考消息:
https://advances.sciencemag.org/content/7/5/eabd0199


(责任编辑:tqh)

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