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無創(chuàng)葡萄糖監(jiān)測(cè)設(shè)備目前在美國還沒有上市，因此糖尿病患者必須收集血液樣本或使用嵌入皮下的傳感器來測(cè)量他們的血糖水平?，F(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員創(chuàng)造了全新可穿戴設(shè)備，以較低侵入性監(jiān)測(cè)葡萄糖水平。
研究人員在《生物傳感器和生物電子學(xué)》雜志上發(fā)表了這種無創(chuàng)的、低成本傳感器細(xì)節(jié)，它可以檢測(cè)汗水中的葡萄糖。研究人員首先用激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)構(gòu)建了該裝置，這種材料由各種形狀，原子厚的碳層組成。LIG具有高導(dǎo)電性，且制造時(shí)間僅需數(shù)秒，是傳感裝置的理想框架。
這里的挑戰(zhàn)是，LIG對(duì)葡萄糖完全不敏感。因此，研究人員需要在LIG上沉積一種對(duì)葡萄糖敏感的材料。該團(tuán)隊(duì)選擇了鎳，因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的葡萄糖敏感性，并將它與金結(jié)合起來，以降低過敏反應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。配備了鎳金合金的LIG將能夠檢測(cè)皮膚表面汗液中的低濃度葡萄糖。
一種具有高度葡萄糖敏感性的材料是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。與血液相比，汗液中的葡萄糖濃度非常低，但汗液和血液中的葡萄糖水平有很強(qiáng)的相關(guān)性。雖然汗液中的葡萄糖濃度比血液中的濃度低約100倍，但該團(tuán)隊(duì)的設(shè)備足夠敏感，能夠準(zhǔn)確測(cè)量汗液中的葡萄糖并反映血液中的濃度。
鎳金合金的敏感性使研究團(tuán)隊(duì)能夠排除使用酶，這些酶通常被用于更具侵入性的市售監(jiān)測(cè)設(shè)備或其他研究人員。然而，這些酶會(huì)隨著時(shí)間和溫度的變化迅速降解。一個(gè)酶式傳感器必須保持在一定的溫度和pH值，而且酶不能長期儲(chǔ)存。另一方面，非酶法葡萄糖傳感器在性能穩(wěn)定和葡萄糖敏感性方面具有優(yōu)勢(shì)，不受這些變化的影響。
非酶性傳感器需要堿性溶液，這可能會(huì)損害皮膚，通常會(huì)限制設(shè)備的可穿戴性。為了遏制這個(gè)問題，Cheng和他的團(tuán)隊(duì)在LIG合金上附加了一個(gè)微流體室。這個(gè)腔室比以前開發(fā)的配置要小，以促進(jìn)可穿戴性，并且是多孔的，以允許一系列的運(yùn)動(dòng)，如拉伸或擠壓。它連接到一個(gè)收集入口，將汗水傳入溶液中，而不允許溶液接觸皮膚?；救芤号c葡萄糖分子相互作用，產(chǎn)生一種與合金反應(yīng)的化合物。這種反應(yīng)觸發(fā)了一個(gè)電信號(hào)，表明汗液中葡萄糖的濃度。
Cheng和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在他們的原型基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以利于未來的應(yīng)用，包括解決病人或臨床醫(yī)生如何使用該傳感器進(jìn)行增量葡萄糖測(cè)量的問題。
(原標(biāo)題：美國賓州大學(xué)開發(fā)首個(gè)低入侵可穿戴血糖監(jiān)測(cè)設(shè)備)
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