Un grupo de investigación del Centro de Investigación de Nanopartículas en el Instituto de Ciencias Básicas SII ha desarrollado un dispositivo conveniente y preciso de monitoreo y mantenimiento de glucosa a base de sudor. El grupo de investigación ha promovido su estudio previo * para mejorar la eficiencia de laProceso de recolección y detección y terapia del sudor. Este sistema basado en el sudor permite la medición rápida de glucosa incorporando sensores pequeños y sensibles y también viene en un sensor de tira desechable para la conveniencia de los usuarios. Este análisis preciso de glucosa permite prescribir una dosis de pasos múltiples y controlada con precisión.droga.
El protocolo de tratamiento convencional causa un gran estrés a los diabéticos, ya que requiere inyecciones de insulina y extracción de sangre dolorosas y repetitivas. Los pacientes se vuelven reacios a tomar las pruebas y tratamientos periódicos, lo que agrava los síntomas de la diabetes y sufre complicaciones diabéticas graves. Un enfoque alternativo reciente, el monitoreo basado en el sudor ofrece un método de monitoreo de glucosa en sangre indoloro, que permite un control más conveniente de los niveles de glucosa en sangre. Sin embargo, todavía existen muchos desafíos para la aplicación práctica del sistema existente: procedimiento de recolección de sangre tedioso; glucosa propensa a errores y basada en enzimasdetección que puede conducir al sobretratamiento de drogas, etc.
Monitoreo de glucosa útil y eficiente para la conveniencia de los pacientes
Para abordar estos problemas, el grupo de investigación presentó un módulo fácil de usar y de varias etapas para garantizar un control y una terapia de glucosa precisos. Para acelerar la recolección de sudor, los investigadores rediseñaron el sistema para que funcione con una pequeña cantidad de sudor.Utilizaron electrodos metálicos porosos electroquímicamente activos que reemplazan los materiales de grafeno del estudio anterior para mejorar la sensibilidad del sistema. Además, la estructura porosa permite formar un fuerte enlace entre las enzimas, lo que resulta en una mayor confiabilidad de los sensores bajo fricción mecánica y deformación.
Notablemente, el dispositivo presenta más sensores de un tamaño más pequeño que el estudio anterior. Este diseño de sensor en miniatura permite un análisis confiable del sudor incluso con 1? L de sudor. El primer autor del estudio, el Dr. LEE Hyunjae explica: "fue todo un desafío encontrar el tamaño óptimo de los sensores. Si el tamaño es demasiado pequeño, la señal se vuelve demasiado pequeña o la funcionalización de la superficie se vuelve difícil de manejar ". Además, en los sensores de glucosa y pH, los electrodos de referencia y contraelectrodos sondiseñado para empacarse lo más cerca posible para minimizar la cantidad requerida de sudor.
Para una lectura más precisa y una terapia de retroalimentación, el sistema de parche incorpora una capa de absorción de sudor adicional y una banda impermeable. Debido a que la capa de absorción de sudor consiste en una red de carbohidratos porosa y soluble en agua, puede absorber eficientemente el sudor que emana de la piel.Además, la banda impermeable detrás del parche de silicona facilita la recolección del sudor y mantiene el parche intacto incluso bajo la deformación física de la piel.
Entrega precisa y oportuna de medicamentos para prevenir el sobretratamiento
El sistema también permite la administración precisa y oportuna de medicamentos. Los medicamentos para la terapia de retroalimentación se cargan en dos nanopartículas de cambio de fase PCN sensibles a la temperatura diferentes. Estas nanopartículas están incrustadas en las microagujas, que están recubiertas adicionalmente con materiales de cambio de fase PCMUna vez que el sistema detecta un nivel alto de glucosa, el calentador integrado modula la actuación térmica para activar PCN1 solo o ambos PCN. Cuando la temperatura alcanza los 40 ° C, solo se liberan los medicamentos contenidos en PCN1, mientras que a 45 ° C,se liberan medicamentos en PCN1 y PCN2.
El Dr. Lee subraya el papel del recubrimiento de pulverización PCM adicional que evita la disolución antes de la fusión controlada de la PCM. "Los sistemas anteriores no pueden evitar la difusión natural de los medicamentos desde el depósito del medicamento, y dependen en gran medida de la elevación de la temperatura para mejorarla tasa de difusión del fármaco. Nuestro sistema utiliza PCM para evitar la liberación del fármaco mediante el uso de las propiedades de fusión de los materiales de cambio de fase por encima de la temperatura crítica, lo que permite la entrega gradual de fármacos. Además, se pueden cargar diferentes fármacos en nanopartículas de cambio de fase para la distribución gradual y múltiple de fármacos"
Las microagujas termosensibles controladas por tres calentadores multicanal pueden administrar el medicamento hasta 6 pasos de dosis del medicamento en respuesta al nivel medido de glucosa en el sudor. Los investigadores confirmaron que a medida que se administra más medicamento a los ratones diabéticos, el nivel de glucosa en sangrese suprime más.
Sensor de tira desechable a base de sudor
Este estudio también presenta un sensor de tira desechable a base de sudor. El sensor de tira es más conveniente para el análisis del sudor que el sistema de parches, ya que es lo suficientemente pequeño como para usarse fácilmente y puede funcionar absorbiendo el sudor generado en la piel. También, el sensor de tipo tira puede analizar los niveles de glucosa en el sudor después de conectarse al conector ZIF.
El Dr. Lee dice: "Este sistema conveniente y preciso también es compatible para la producción en masa, ya que utiliza el electrodo de metal que puede fabricarse fácilmente a través de un proceso de fabricación de semiconductores convencional". "Aunque todavía hay margen de mejora antes de aplicar nuestrosistema en la aplicación clínica, este enfoque seguramente puede contribuir a mejorar la calidad de vida del paciente diabético al manejar la glucosa en sangre más fácilmente ", dice. Uno de los autores correspondientes del estudio, KIM Dae-Hyeong agrega," El mecanismo fundamentalsubyacente a este sistema puede aplicarse en el diagnóstico y los tratamientos clínicos de diversas enfermedades, sin mencionar la diabetes ".
* El estudio anterior informó un parche portátil a base de grafeno que permite el control de la diabetes y la terapia de retroalimentación mediante el uso del sudor humano. Las funciones de monitoreo de pH y temperatura del dispositivo permiten correcciones sistemáticas de las mediciones de glucosa en el sudor Nat. Nanotech. 11, 566, 2016.
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Materiales proporcionados por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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