Team skaber 3-D-printede glukosebiosensorer

En 3-D-printet glukosebiosensor til brug i bærbare monitorer er blevet skabt af forskere fra Washington State University.

Arbejdet kan føre til forbedrede glukosemonitorer for millioner af mennesker, der lider af diabetes.

Anført af Arda Gozen og Yuehe Lin, fakultetet ved School of Mechanical and Materials Engineering, forskningen er publiceret i tidsskriftet Analytica Chimica Acta .

Mennesker med diabetes overvåger oftest deres sygdom med glukosemålere, der kræver konstant fingerstik. Kontinuerlige glukosemonitoreringssystemer er et alternativ, men de er ikke omkostningseffektive.

Forskere har arbejdet på at udvikle bærbare, fleksibel elektronik, der kan tilpasse sig patientens hud og overvåge glukose i kropsvæsker, såsom i sved. For at bygge sådanne sensorer, producenter har brugt traditionelle fremstillingsstrategier, såsom fotolitografi eller serigrafi. Mens disse metoder virker, de har flere ulemper, herunder krav om brug af skadelige kemikalier og dyr renrumsbehandling. De skaber også meget affald.

Ved at bruge 3D-print, WSU-forskerholdet udviklede en glukosemonitor med meget bedre stabilitet og følsomhed end dem, der er fremstillet ved traditionelle metoder.

Forskerne brugte en metode kaldet direct-ink-writing (DIW), der involverer udskrivning af "blæk" ud af dyser for at skabe indviklede og præcise designs i små skalaer. Forskerne printede et materiale i nanoskala, der er elektrisk ledende for at skabe fleksible elektroder. WSU -teamets teknik tillader en præcis anvendelse af materialet, resulterer i en ensartet overflade og færre fejl, hvilket øger sensorens følsomhed. Forskerne fandt ud af, at deres 3-D-printede sensorer var bedre til at opfange glukosesignaler end de traditionelt producerede elektroder.

Fordi den bruger 3D-print, deres system er også mere tilpasseligt til forskellige menneskers biologi.

"3-D-print kan muliggøre fremstilling af biosensorer, der er skræddersyet specifikt til individuelle patienter," sagde Gozen.

Fordi 3-D-printning kun bruger den nødvendige mængde materiale, der er også mindre spild i processen end traditionelle fremstillingsmetoder.

"Dette kan potentielt reducere omkostningerne, " sagde Gozen.

Til storstilet brug, de trykte biosensorer skal integreres med elektroniske komponenter på en bærbar platform. Men, producenter kunne bruge de samme 3-D printerdyser, der bruges til at printe sensorerne til at printe elektronik og andre komponenter i en bærbar medicinsk enhed, hjælper med at konsolidere fremstillingsprocesser og reducere omkostningerne endnu mere, han tilføjede.

"Vores 3-D-printede glukosesensor vil blive brugt som en bærbar sensor til at erstatte smertefulde fingerstik. Da dette er en ikke-invasiv, nåleløs teknik til glukosemåling, det bliver lettere for børns glukoseovervågning, " sagde Lin.

Holdet arbejder nu på at integrere sensorerne i et pakket system, der kan bruges som en bærbar enhed til langsigtet glukoseovervågning.