Investigadores desarrollan el primer prototipo de dispositivo portátil no invasivo para el control de la azúcar – ScienceDaily

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Los dispositivos de control de glucosa no invasivos no están actualmente disponibles comercialmente en los Estados Unidos, por lo que las personas con diabetes deben recolectar muestras de sangre o usar sensores incrustados debajo de la piel para medir los niveles de azúcar en sangre. Ahora, con un nuevo dispositivo portátil creado por investigadores de Penn State, la monitorización de glucosa menos intrusiva podría convertirse en la norma.

Dirigidos por Huanyu «Larry» Cheng, Dorothy Quiggle Career Development Professor en el Departamento de Ingeniería, Ciencia y Mecánica de Penn State, los investigadores publicaron detalles del sensor no invasivo y de bajo costo capaz de detectar la glucosa en el sudor en Biosensores y bioelectrónica. El documento, disponible en línea, se publicará en la edición impresa de diciembre de la revista.

Los investigadores primero construyeron el dispositivo con grafeno inducido por láser (LIG), un material compuesto por capas de carbono del grosor de un átomo en varias formas. Con una alta conductividad eléctrica y un tiempo de fabricación conveniente de solo unos segundos, LIG ​​parecía ser una estructura ideal para el dispositivo sensor, pero había una advertencia importante.

«El desafío aquí es que LIG no es sensible a la glucosa en absoluto», dijo Cheng. «Entonces, necesitábamos depositar un material sensible a la glucosa en el LIG».

El equipo eligió el níquel por su fuerte sensibilidad a la glucosa, según Cheng, y lo combinó con oro para reducir los riesgos potenciales de una reacción alérgica. Los investigadores plantearon la hipótesis de que el LIG equipado con la aleación de níquel y oro sería capaz de detectar concentraciones bajas de glucosa en el sudor de la superficie de la piel.

Un material con alta sensibilidad a la glucosa fue una prioridad. El sudor muestra concentraciones de glucosa notablemente bajas en relación con la sangre, pero según Cheng, existe una fuerte correlación entre el sudor y los niveles de glucosa en sangre. Si bien la concentración de glucosa en el sudor es aproximadamente 100 veces menor que la concentración en sangre, el dispositivo del equipo es lo suficientemente sensible como para medir con precisión la glucosa en el sudor y reflejar la concentración en sangre.

La sensibilidad de la aleación de níquel-oro permitió al equipo de Cheng descartar las enzimas, que a menudo se utilizan para medir la glucosa en dispositivos más invasivos disponibles comercialmente o en monitores no invasivos propuestos por otros investigadores. Sin embargo, estas enzimas pueden degradarse rápidamente con el tiempo y los cambios de temperatura.

«Un sensor de enzima debe mantenerse a una cierta temperatura y pH, y la enzima no se puede almacenar a largo plazo», dijo Cheng. «Un sensor de glucosa no enzimático, por otro lado, es beneficioso en términos de rendimiento estable y sensibilidad a la glucosa independientemente de estos cambios».

Los sensores no enzimáticos requieren una solución alcalina, que puede dañar la piel y generalmente limita el ajuste del dispositivo. Para detener este problema, Cheng y su equipo conectaron una cámara de microfluidos a la aleación LIG. Esta cámara es más pequeña que las configuraciones desarrolladas anteriormente para promover el ajuste y porosa para permitir un amplio rango de movimiento, como estirarse o apretar. Está conectado a una entrada de recolección que permite que el sudor pase a través de la solución sin que la solución entre en contacto con la piel. La solución base interactúa con las moléculas de glucosa para producir un compuesto que reacciona con la aleación. Esta reacción desencadena una señal eléctrica, que indica la concentración de glucosa en el sudor.

Con una cámara de solución alcalina más pequeña, todo el dispositivo tiene aproximadamente el tamaño de una moneda y es lo suficientemente flexible como para mantener un apego seguro al cuerpo humano, dijo Cheng.

En una prueba, los investigadores utilizaron un adhesivo seguro para la piel para sujetar el dispositivo reutilizable al brazo de una persona una hora y tres horas después de una comida. El sujeto hizo un entrenamiento corto, lo suficiente para producir sudor, justo antes de cada medición. Unos minutos después de recolectar el sudor, los investigadores encontraron que la concentración de glucosa detectada disminuyó de la primera medición a la siguiente. Las mediciones de glucosa del dispositivo se verificaron mediante mediciones realizadas con un monitor de glucosa disponible comercialmente.

Cheng y el equipo planean mejorar su prototipo para aplicaciones futuras, incluida la forma en que los pacientes o los médicos pueden usar el sensor para mediciones de glucosa incrementales o monitoreo continuo para determinar acciones de tratamiento, como la administración de insulina. También tienen la intención de refinar y expandir esta plataforma para un monitoreo más cómodo de otros biomarcadores que se pueden encontrar en el sudor o en los fluidos intersticiales que llenan el espacio entre las células del cuerpo.

«Queremos trabajar con médicos y otros profesionales de la salud para ver cómo podemos aplicar esta tecnología al monitoreo diario de un paciente», dijo Cheng. «Este sensor de glucosa sirve como un ejemplo clave para demostrar que podemos mejorar la detección de biomarcadores en el sudor a concentraciones extremadamente bajas».

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Penn State. Original escrito por Gabrielle Stewart. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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