Bærbart grafenbaseret biomedicinsk udstyr til at overvåge og bekæmpe diabetes

Et videnskabeligt hold fra Center for Nanopartikelforskning ved IBS har skabt et bærbart GP-baseret plaster, der tillader nøjagtig diabetesovervågning og feedbackterapi ved hjælp af menneskelig sved. Forskerne forbedrede enhedens detektionsegenskaber ved at integrere elektrokemisk aktive og bløde funktionelle materialer på hybriden af ​​gulddoteret grafen og et serpentinformet guldnet. Enhedens pH- og temperaturovervågningsfunktioner muliggør systematiske korrektioner af svedglukosemålinger, da den enzymbaserede glukosesensor påvirkes af pH (blodsurhedsniveauer) og temperatur.

Diabetes og regulering af glukoseniveauer

Insulin produceres i bugspytkirtlen og regulerer brugen af ​​glukose, opretholde en balance i blodsukkerniveauet. Diabetes forårsager ubalance:utilstrækkelige mængder insulin resulterer i høje blodsukkerniveauer, kendt som hyperglykæmi. Type 2-diabetes er den mest almindelige form for diabetes uden kendt kur. Det påvirker omkring 3 millioner koreanere, hvor tallet stiger på grund af kostmønstre og et aldrende samfund. De nuværende behandlinger, der er tilgængelige for diabetikere, er smertefulde, ubelejligt og dyrt; regelmæssige besøg hos en læge og hjemmetestsæt er nødvendige for at registrere glukoseniveauer. Patienter skal også injicere ubehagelige insulinsprøjter for at regulere glukoseniveauet. Der er et betydeligt behov for ikke-invasive, smertefri, og stressfri overvågning af vigtige diabetesmarkører ved hjælp af multifunktionelle bærbare enheder. IBS-enheden letter dette og reducerer derved de lange og dyre cyklusser for lægebesøg og apoteker.

Komponenter af den grafen-baserede bærbare enhed

KIM Dae-Hyeong, en videnskabsmand fra Center for Nanopartikelforskning, beskriver det store udvalg af komponenter:"Vores bærbare GP-baserede enhed er i stand til ikke kun svedbaseret glukose- og pH-overvågning, men også kontrolleret transkutan lægemiddellevering gennem temperaturfølsomme mikronåle. Præcis måling af svedglukosekoncentrationer bruges til at estimere niveauerne af glukose i en patients blod. Enheden bevarer sin oprindelige følsomhed efter flere brug, hvilket giver mulighed for flere behandlinger. Tilslutningen af ​​enheden til en bærbar/trådløs strømforsyning og datatransmissionsenhed muliggør point-of-care behandling af diabetes." Professoren fortsatte med at beskrive, hvordan enheden virker, "Plastret påføres huden, hvor svedbaseret glukoseovervågning begynder ved sveddannelse. Fugtsensoren overvåger stigningen i relativ fugtighed (RH). Det tager i gennemsnit 15 minutter for plastrets svedoptagelseslag at samle sig. sveder og når en relativ luftfugtighed på over 80 %, på hvilket tidspunkt glukose- og pH-målinger påbegyndes."

Fordele ved enheden og lægemiddeladministration

Enheden viser dramatiske fremskridt i forhold til nuværende behandlingsmetoder ved at tillade ikke-invasive behandlinger. Under holdets forskning, to raske mænd deltog i tests for at demonstrere enhedens svedbaserede glukoseføling. Glucose- og pH-niveauer for begge forsøgspersoner blev registreret; en statistisk analyse bekræftede den pålidelige sammenhæng mellem svedglukosedata fra diabetesplastret og dem fra kommercielle glucosetests. Hvis der opdages unormalt høje niveauer af glukose, et lægemiddel frigives til en patients blodbane via lægemiddelfyldte mikronåle. Det formbare, semi-transparent hudlignende udseende af GP-enheden giver nem og behagelig kontakt med menneskelig hud, giver sensorerne mulighed for at forblive upåvirket af huddeformationer. Dette muliggør stabil sansning og effektiv lægemiddellevering.

Det videnskabelige hold demonstrerede også de terapeutiske virkninger ved at eksperimentere på diabetiske (db/db) mus. Behandlingen startede med at anbringe enheden nær maven på db-musen. Mikronåle gennemborede huden på musen og frigav Metformin, et insulinregulerende lægemiddel, ind i blodbanen. Gruppen behandlet med mikronåle viste en signifikant suppression af blodsukkerkoncentrationer med hensyn til kontrolgrupper. "Man kan sagtens erstatte de brugte mikronåle med nye. Behandling med Metformin gennem huden er mere effektiv end gennem fordøjelsessystemet, fordi stoffet direkte indføres i det metaboliske kredsløb gennem huden. " kommenterede KIM Dae-Hyeong. Han fortsatte:"Disse fremskridt ved hjælp af nanomaterialer og enheder giver nye muligheder for behandling af kroniske sygdomme som diabetes."