不用扎针也能测血糖新型锂电池可防爆防火一新型蛋白质被发现可导电智能捕蚊器或预防疾病蔓延日本新微型胶囊可向大脑给药
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不用扎针也能测血糖
新型锂电池可防爆防火
一新型蛋白质被发现可导电
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2018 年 01 月 11 日 星期 放大 缩小 默认  

不用扎针也能测血糖

野草

    本组图片除署名外均来自昵图网

    重庆一医院在开展免费测血糖活动  沈贝 摄

    糖尿病一旦发病便无法彻底治愈。其中,测血糖是必不可少的一环。但这对于糖尿病患者来说很痛苦。患者要么刺破手指测血糖,要么在皮肤上插入微型管,并带上监视器,用于连续测量细胞间液体中的葡萄糖。但无论是哪种方式,把针刺在自己身上并不是一件令人愉快的事。科学发展至今,有没有什么技术能不扎针就能测血糖呢?

    清华实现无创血糖测量

    近日,清华大学航天航空学院柔性电子技术研究中心冯雪课题组在《Science Advances》期刊上发表了题为《用于无创血糖监测的电化学双通道类皮肤生物传感系统》的研究成果,在人体皮肤表面实现医学意义上的无创血糖测量,并具有医疗级精度。该成果利用类皮肤柔性传感技术建立了新的无创血糖测量医学方法,为解决无创血糖动态连续监测提供了一条新途径,为全球数以亿计的糖尿病患者的治疗与慢性疾病的管理带来了福音。

    冯雪课题组发展了基于力学-化学耦合原理的电化学双通道无创血糖测量方法,利用可以与人体自然共型贴附的柔性电子器件,对皮肤表面施加不会引起皮肤不良反应的电场,通过离子导入的方式改变组织液渗透压,调控血液与组织液渗透和重吸收平衡关系,驱使血管中的葡萄糖按照设计路径主动、定向地渗流到皮肤表面,继而通过只有3.8微米厚的超薄柔性生物传感器件进行高精度测量。

    临床实验表明,基于该电化学双通道无创测量原理与类皮肤生物传感器的无创血糖测量系统,其对人体血糖浓度测量的结果与血糖仪及金标准静脉血血糖浓度测量结果的相关度达到0.9以上,达到了医疗级监测和诊断的标准,具有巨大应用潜力。

    3.8 微米传感器是巨大突破

    这篇论文引起了国内外的广泛关注,IEEE 的旗舰出版物《IEEE Spectrum》认为,这套传感系统和所有通过皮肤组织液,而不是血液中间接测量葡萄糖的动态血糖监测设备一样,传感器的葡萄糖浓度检测能力上有时间滞后。但是这个系统被证明是非常准确的,就像在多个时间点测量指血糖和静脉抽取的血液血糖一样。而且它没有刺激皮肤表面,也没有产生疼痛或炎症,这和其他的非侵入式血糖监测系统不同。

    它利用了反离子电渗透技术,通过在皮肤表面施加一个小的恒电流,形成离子流,并利用离子流将皮下组织液中的葡萄糖携带到皮肤的表面,继而通过只有3.8微米厚的超薄柔性生物传感器件进行高精度测量。

    这个3.8微米厚的超薄柔性生物传感器是很大的突破,它的制造需要多学科的结合,里面涉及力学、材料、化学、生物化学、电子以及信息等多个学科。这篇研究论文的作者冯雪教授向媒体表示,多学科深入交叉,密切合作,快速迭代,才能最终形成一个真正能改变人们生活的成熟产业。

    研究团队使用这套方法测量的血糖结果,和使用血糖仪或静脉血测量的结果相关性超过90%,达到了医疗级监测和诊断的标准,有巨大的医疗潜力。

    虽然从理论走向实践还有很长的路要走,但这个成果实现了在人体皮肤表面进行无创测血糖,并达到了医疗级别精度,在医学上有很大的意义,为CGMS 提供了一条新的道路。在未来,它能帮助人们更准确、方便的测量血糖,我们很期待这个产品能够落地。

    手机系统或可测血糖

    来自加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的科学家们开发了一款智能手机外壳以及应用程序,帮助有需要的人群在家中或路上记录和跟踪他们的血糖情况。

    这款设备名为GPhone,是由UCSD电子和计算机系的教授Patrick Mercier、纳米工程教授Joseph Wang和他们在加州大学圣迭戈分校工程学院的同事开发的一种新型的概念验证便携式葡萄糖传感系统。GPhone有两个主要部分。其中之一是一款轻薄的3D打印外壳,适合于智能手机,在一个角落有一个永久的可重复使用的传感器;第二部分是小的、一次性使用、并且通过磁性附着在传感器上的小球。这些小球被安置在一个3D打印的手写笔中,它附着在智能手机外壳的一边。

    在测试的时候,用户首先要取出触控笔,并在传感器上安置一个小球,这一步激活传感器。然后,用户会在上面滴上血样。传感器测量血糖浓度,然后通过蓝牙将数据无线传输到定制设计的Android应用程序,然后将数字显示在智能手机屏幕上。测试大约需要20秒。之后,废弃的小球被丢弃,在下一次测试之前停用传感器。在需要重新填充之前,触控笔能容纳足够30个测试的小球。

    这些小球中含有一种葡萄糖氧化酶,与葡萄糖发生反应。这种反应产生的电信号可以用传感器的电极来测量。信号越强,葡萄糖浓度越高。研究小组在已知葡萄糖浓度的不同溶液中对系统进行了测试。在多次测试中,系统给出的结果都是准确的。

    设计的一个关键创新是可重复用的传感器。在之前由团队开发的葡萄糖传感器中,酶被永久地置于在电极上。问题是,酶在经过几次使用后就耗尽了。传感器将不再有效,必须完全替换。而将酶置于独立的小球中则很好地解决了这个问题。

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