Носимый графеновый биомедицинский прибор для мониторинга и борьбы с диабетом

Научная группа из Центра исследования наночастиц IBS создала носимый пластырь на основе графена (GP), который позволяет точно контролировать диабет и проводить терапию по принципу обратной связи, используя человеческий пот. Исследователи улучшили детектирующие способности устройства, интегрировав электрохимически активные и мягкие функциональные материалы на гибрид золотодопированного графена и золотой сетки в форме серпантина. Функции мониторинга pH и температуры устройства позволяют проводить систематические корректировки измерений глюкозы в поте, поскольку ферментный глюкозный сенсор подвержен влиянию pH (уровня кислотности крови) и температуры.

Диабет и регулирование уровня глюкозы

Диабет вызывает дисбаланс: недостаточное количество инсулина приводит к высокому уровню глюкозы в крови (гипергликемии). Текущие методы лечения для диабетиков болезненны, неудобны и дороги. Существует значительная потребность в неинвазивном, безболезненном мониторинге важных маркеров диабета с помощью многофункциональных носимых устройств. Устройство IBS способствует этому и сокращает длительные и дорогостоящие циклы посещения врачей и аптек.

Компоненты носимого графенового устройства

Ученый КИМ Дэ-Хён описывает устройство: «Наше носимое GP-устройство способно не только к мониторингу глюкозы и pH в поте, но и к контролируемой трансдермальной доставке лекарств через термочувствительные микроножницы. Точное измерение концентрации глюкозы в поте используется для оценки уровня глюкозы в крови пациента». Устройство сохраняет свою первоначальную чувствительность после многократного использования. Подключение устройства к портативному/беспроводному источнику питания и блоку передачи данных позволяет проводить лечение диабета по месту оказания помощи.

Преимущества устройства и введение лекарства

Устройство демонстрирует значительный прогресс по сравнению с текущими методами лечения, позволяя проводить неинвазивную терапию. Во время исследования два здоровых мужчины участвовали в тестах для демонстрации сенсорных возможностей устройства на основе пота. Статистический анализ подтвердил надежную корреляцию между данными о глюкозе в поте от пластыря и данными коммерческих тестов на глюкозу. Если обнаруживаются аномально высокие уровни глюкозы, лекарство высвобождается в кровоток пациента через микроножницы, загруженные препаратом. Гибкий, полупрозрачный, похожий на кожу вид GP-устройства обеспечивает легкий и комфортный контакт с человеческой кожей.

Научная группа также продемонстрировала терапевтические эффекты, экспериментируя на диабетических мышах (db/db). Лечение началось с нанесения устройства рядом с животом мыши. Микроножницы пронзили кожу мыши и высвободили метформин, препарат, регулирующий инсулин, в кровоток. Группа, обработанная микроножницами, показала значительное подавление концентрации глюкозы в крови по сравнению с контрольными группами.

КИМ Дэ-Хён прокомментировал: «Можно легко заменить использованные микроножницы новыми. Лечение метформином через кожу более эффективно, чем через пищеварительную систему, потому что препарат вводится непосредственно в метаболический кровоток через кожу. Эти достижения с использованием наноматериалов и устройств открывают новые возможности для лечения хронических заболеваний, таких как диабет».