Forskere udvikler en sukkerdrevet sensor til at opdage, forebygge sygdom

Forskere ved Washington State University har udviklet en implanterbar, biobrændstofdrevet sensor, der kører på sukker og kan overvåge en krops biologiske signaler for at opdage, forebygge og diagnosticere sygdomme.

Et tværfagligt forskerhold ledet af Subhanshu Gupta, assisterende professor ved WSU's School of Electrical Engineering and Computer Science, udviklet den unikke sensor, hvilken, aktiveret af biobrændselscellen, høster glukose fra kropsvæsker for at løbe.

Forskerholdet har demonstreret en unik integration af biobrændselscellen med elektronik til at behandle fysiologiske og biokemiske signaler med høj følsomhed.

Deres arbejde blev for nylig offentliggjort i IEEE-transaktioner af kredsløb og systemer tidsskrift.

Professorerne Su Ha og Alla Kostyukova fra Gene and Linda School of Chemical Engineering and Bioengineering, led design af biobrændselscellen.

Mange populære sensorer til sygdomsdetektion er enten ure, som skal genoplades, eller plastre, der bæres på huden, som er overfladiske og ikke kan indlejres. Sensoren udviklet af WSU-teamet kunne også fjerne behovet for at stikke en finger for at teste visse sygdomme, såsom diabetes.

"Den menneskelige krop bærer meget brændstof i sine kropsvæsker gennem blodsukker eller laktat omkring huden og munden, " sagde Gupta. "Brug af en biobrændselscelle åbner døren til at bruge kroppen som potentielt brændstof."

Elektronikken i sensoren bruger state-of-the-art design og fremstilling til kun at forbruge et par mikrowatt strøm, mens den er meget følsom. Kobling af denne elektronik med biobrændselscellen gør den mere effektiv end traditionelle batteridrevne enheder, sagde Gupta. Da det er afhængigt af kroppens glukose, sensorens elektronik kan forsynes med strøm på ubestemt tid. Så, for eksempel, sensoren kunne køre på sukker produceret lige under huden.

I modsætning til almindeligt anvendte lithium-ion-batterier, biobrændselscellen er også fuldstændig ugiftig, gør det mere lovende som et implantat for mennesker, han sagde. Det er også mere stabilt og følsomt end konventionelle biobrændselsceller.

Forskerne siger, at deres sensor kan fremstilles billigt gennem masseproduktion, ved at udnytte stordriftsfordele.

Mens sensorerne er blevet testet i laboratoriet, forskerne håber at teste og demonstrere dem i blodkapillærer, som kræver myndighedsgodkendelse. Forskerne arbejder også på at forbedre og øge effekten af ​​deres biobrændselscelle yderligere.

"Dette samler teknologien til fremstilling af en biobrændselscelle med vores sofistikerede elektronik, " sagde Gupta. "Det er et meget godt ægteskab, der kunne fungere for mange fremtidige ansøgninger."