Monitoreo de los niveles de glucosa, sin necesidad de agujas
Los investigadores de Penn State desarrollaron un prototipo de un sensor de glucosa portátil no invasivo, que se muestra aquí en el brazo. Crédito: Jia Zhu
Los dispositivos de control de glucosa no invasivos actualmente no están 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 sus niveles de azúcar en la sangre. Ahora, con un nuevo dispositivo portátil creado por investigadores de Penn State, el monitoreo de glucosa menos intrusivo podría convertirse en la norma.
Dirigidos por Huanyu «Larry» Cheng, Dorothy Quiggle Career Development Professor en el Departamento de Ingeniería, Ciencias y Mecánica de Penn State, los investigadores publicaron los detalles del sensor no invasivo y de bajo costo que puede detectar glucosa en el sudor en biosensores y bioelectrónica. El artículo, disponible en línea, se publicará en la edición impresa de diciembre de la revista.
Los investigadores construyeron el dispositivo primero con grafeno inducido por láser (LIG), un material que consta de capas de carbono del grosor de un átomo en varias formas. Con alta conductividad eléctrica y un tiempo de fabricación conveniente de solo segundos, LIG parecía ser un marco ideal para el dispositivo de detección, pero había una advertencia importante.
«El desafío aquí es que LIG no es sensible a la glucosa en todo», dijo Cheng. «Entonces, necesitábamos depositar un material sensible a la glucosa en el LIG».
El equipo eligió el níquel debido a su fuerte sensibilidad a la glucosa, según Cheng, y lo combinó con oro para reducir los riesgos potenciales de un reacción alérgica. Los investigadores plantearon la hipótesis de que el LIG equipado con la aleación de níquel y oro podría detectar bajas concentraciones de glucosa en el sudor en la superficie de la piel.
Un material con alta sensibilidad a la glucosa era una prioridad. El sudor exhibe concentraciones de glucosa notablemente bajas en comparación con la sangre pero, según Cheng, existe una fuerte correlación entre los niveles de glucosa en el sudor y en la sangre. Si bien la concentración de glucosa en el sudor es unas 100 veces menor que la concentración en la sangre, el dispositivo del equipo es lo suficientemente sensible para medir con precisión la glucosa en el sudor y reflejar la concentración en la sangre.
Actualmente, los dispositivos de control de glucosa no invasivos no están 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 sus niveles de azúcar en la sangre. Ahora, con un nuevo dispositivo portátil creado por investigadores de Penn State, el monitoreo de glucosa menos intrusivo podría convertirse en la norma. Crédito: Universidad Estatal de Pensilvania
La sensibilidad de la aleación de níquel y oro permitió al equipo de Cheng excluir las enzimas, que a menudo se usan para medir la glucosa en dispositivos más invasivos disponibles comercialmente o en monitores no invasivos propuestos por otros investigadores. Estas enzimas, sin embargo, pueden degradarse rápidamente con el tiempo y los cambios de temperatura.
«Un sensor enzimático debe mantenerse a cierta temperatura y pH, y la enzima no puede almacenarse a largo plazo», dijo Cheng. «Un sensor de glucosa no enzimático, por otro lado, es ventajoso 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, por lo general, limita la capacidad de uso del dispositivo. . Para frenar 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 la portabilidad y porosa para permitir un rango de movimiento, como estiramiento o aplastamiento. Está conectado a una entrada de recolección que pasa el sudor a la solución sin permitir que la solución toque la piel. La solución básica 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.
Al reducir el tamaño de la cámara de solución alcalina, todo el dispositivo tiene aproximadamente el tamaño de una moneda de veinticinco centavos y es lo suficientemente flexible como para mantener un fijación segura al cuerpo humano, dijo Cheng.
En una prueba de concepto, los investigadores usaron un adhesivo seguro para la piel para colocar el dispositivo reutilizable en el brazo de una persona una hora y tres horas después de una comida. El sujeto realizó un entrenamiento breve justo lo suficiente para producir sudor justo antes de cada tiempo de 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 futuras aplicaciones, lo que incluye abordar cómo los pacientes o los médicos pueden usar el sensor para mediciones incrementales de glucosa o monitoreo continuo para determinar acciones de tratamiento, como la administración de insulina. También tienen la intención de refinar y ampliar esta plataforma para un control 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 proveedores de atención médica para ver cómo podemos aplicar esta tecnología para el control diario de un paciente», dijo Cheng. «Este sensor de glucosa sirve como ejemplo fundamental para mostrar que podemos mejorar la detección de biomarcadores en el sudor en concentraciones extremadamente bajas».
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El sensor de sudor personalizado monitorea de manera confiable la glucosa en sangre sin pinchazos en los dedos Más información: Jia Zhu et al, sensores de glucosa no enzimáticos de grafeno inducidos por láser para mediciones en el cuerpo, biosensores y Bioelectrónica (2021). DOI: 10.1016/j.bios.2021.113606 Información de la revista: Biosensors and Bioelectronics
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pensilvania Cita: Supervisión de los niveles de glucosa, sin necesidad de agujas (2021, 14 de octubre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-glucose-needles-required.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.