Традиционный протокол лечения вызывает у диабетиков огромный стресс, поскольку требует болезненных и повторяющихся отказов крови и инъекций инсулина. Пациенты неохотно проходят периодические тесты и лечение, что усугубляет симптомы диабета и страдает тяжелыми диабетическими осложнениями.
Недавний альтернативный подход, мониторинг на основе пота, предлагает безболезненный метод мониторинга уровня глюкозы в крови, позволяющий более удобно контролировать уровень глюкозы в крови. Однако для практического применения существующей системы все еще существует множество проблем: утомительная процедура взятия крови; склонное к ошибкам определение глюкозы на основе ферментов, которое может привести к чрезмерному лечению лекарствами и т. д.
Полезный и эффективный мониторинг уровня глюкозы для удобства пациентов
Для решения этих проблем исследовательская группа представила простой в использовании и многоступенчатый модуль, обеспечивающий точный мониторинг уровня глюкозы и терапию.
Чтобы ускорить сбор пота, исследователи изменили систему, чтобы она работала при небольшом количестве пота. Они использовали электрохимически активные пористые металлические электроды (заменив графеновые материалы предыдущего исследования) для повышения чувствительности системы.
Также пористая структура позволяет образовывать прочную связь между ферментами, что увеличивает надежность датчиков при механическом трении и деформации.
Примечательно, что устройство оснащено большим количеством датчиков меньшего размера, чем в предыдущем исследовании. Эта миниатюрная конструкция датчика позволяет проводить надежный анализ пота даже при 1 ?л пота.
Первый автор исследования д-р. Ли Хёнджэ объясняет: «Было довольно сложно найти оптимальный размер датчиков.
Если размер слишком мал, сигнал становится слишком маленьким или становится трудно обрабатывать поверхностную функционализацию.«Кроме того, в датчиках глюкозы и pH контрольные электроды и противоэлектроды спроектированы так, чтобы быть максимально плотно упакованными, чтобы минимизировать необходимое количество пота.
Для более точного считывания и обратной связи патч-система включает в себя дополнительный слой, поглощающий пот, и водонепроницаемую ленту.
Поскольку слой, поглощающий пот, состоит из водорастворимых и пористых углеводов, он может эффективно поглощать пот, выделяющийся из кожи. Кроме того, водонепроницаемая полоса за силиконовым пластырем облегчает сбор пота и сохраняет пластырь неповрежденным даже при физической деформации кожи.
Точная и своевременная доставка лекарств для предотвращения передозировки
Система также обеспечивает точную и своевременную доставку лекарств. Лекарства для терапии с обратной связью загружаются на две разные термочувствительные наночастицы с фазовым переходом (PCN). Эти наночастицы встроены в микроиглы, которые дополнительно покрыты материалами с фазовым переходом (ПКМ). Как только система обнаруживает высокий уровень глюкозы, встроенный нагреватель модулирует тепловое срабатывание для активации либо одного PCN1, либо обоих PCN.
Когда температура достигает 40 ° C, высвобождаются только лекарства, содержащиеся в PCN1, тогда как при 45 ° C высвобождаются лекарства как в PCN1, так и в PCN2.
Доктор. Ли подчеркивает роль дополнительного напыляемого покрытия PCM, которое предотвращает растворение перед контролируемым плавлением PCM. "Предыдущие системы не могут предотвратить естественную диффузию лекарств из резервуара для лекарств и в значительной степени полагаются на повышение температуры для увеличения скорости диффузии лекарств.
В нашей системе используются ПКМ для предотвращения высвобождения лекарств за счет свойств плавления материалов с фазовым переходом выше критической температуры, что обеспечивает поэтапную доставку лекарств. Кроме того, различные лекарства также могут быть загружены в наночастицы с фазовым переходом для ступенчатой и множественной доставки лекарств."
Термочувствительные микроиглы, управляемые тремя многоканальными нагревателями, могут доставлять лекарство до 6 ступеней дозировки лекарственного средства в ответ на измеренный уровень глюкозы в поте. Исследователи подтвердили, что чем больше лекарств доставляется мышам, страдающим диабетом, тем больше снижается уровень глюкозы в крови.
Одноразовый датчик полоски пота
В этом исследовании также используется одноразовый датчик полоски пота.
Полосковый датчик более удобен для анализа пота, чем патч-система, поскольку он достаточно мал, чтобы его легко использовать, и может работать, поглощая образующийся пот на коже. Также полосковой датчик может анализировать уровень глюкозы в поту после подключения к разъему ZIF.
Доктор. Ли говорит: «Эта удобная и точная система также совместима с массовым производством, поскольку в ней используется металлический электрод, который можно легко изготовить с помощью обычного процесса изготовления полупроводников.«Несмотря на то, что перед применением нашей системы в клинической практике еще есть возможности для улучшения, этот подход, несомненно, может способствовать улучшению качества жизни пациента с диабетом за счет более простого контроля уровня глюкозы в крови», — говорит он.
Один из авторов исследования, КИМ Дэ-Хён, добавляет: «Фундаментальный механизм, лежащий в основе этой системы, может быть применен в диагностике и клиническом лечении различных заболеваний, не говоря уже о диабете."
* В предыдущем исследовании сообщалось о носимом пластыре на основе графена, который позволяет контролировать диабет и проводить обратную терапию с использованием человеческого пота. Функции мониторинга pH и температуры устройства позволяют систематически корректировать измерения глюкозы в поту (Nat. Нанотехнологии.
11, 566, 2016).
