University of Illinois Ingenieure bringen einen Hauch von Farbe , um die Überwachung Glukose .
Die Forscher entwickelten eine neue kontinuierlichen Glukose-Monitoring Material, das die Farbe ändert , wie Zuckerwerte schwanken , und der Wellenlängenverschiebung ist so präzise, dass Ärzte und Patienten können es wahrscheinlich für die automatische Insulindosierung zu verwenden - was nicht möglich mit den aktuellen Punktmessungen wie Teststreifen .
" Es gibt erhebliche Einschränkungen auf aktuelle kontinuierlichen Glukose-Monitoring -Technologien", sagte Studienleiter Paul Braun , Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der U. von I. " Die zur Verfügung stehenden Systeme heute haben alle eine Kombination aus begrenzten Empfindlichkeit, begrenzte Genauigkeit und häufiger Neukalibrierung . mit den heutigen Systemen können Sie Trends in der Blutzuckerspiegel zu bestimmen, aber ohne häufige Neukalibrierung , müssen Sie nicht für die Richtigkeit und Zuverlässigkeit zu bedienen, dass die InsulindosierungEntscheidungen zu treffen oder um autonome Dosierung zu fahren. "
Die Illinois Sensor aus Hydrogel , einem weichen elastischen gallertartigen Material besteht , mit Boronsäureverbindungengeschnürt . Borsäure bindet an Glukose , wodurch das Gel zu quellen und zu erweitern, wie die Glucose-Konzentration steigt . Eingebettet in dem Hydrogel ist ein photonischer Kristall winziger sorgfältig angeordnet Perlen. Ein photonischer Kristall ist wie ein Spiegel, reflektiert nur eine Lichtwellenlänge , während der Rest des Spektrums durchläuft. Da das Hydrogel ausdehnt, die reflektierten Farbverschiebungen von blau über grün zu rot.
Forscher haben zuvor die Möglichkeit der Verwendung von Boronsäure- Hydrogele für Glucosenachweis untersucht , weil sie nicht anfällig für Störungen durch die meisten Faktoren in den Blutkreislauf . Allerdings haben sie eine besondere Herausforderung inhärenten Chemie erfüllt : Boronsäuregefällt Glucose so viel, dass , wenn es nicht genügend Glucose zu umgehen , werden zwei Boronsäuren zu einem Glukose zu binden. Dies bewirkt, daß das Hydrogel zu schrumpfen , bevor die Glukosekonzentration hoch genug wird , bis es wieder zu erweitern.
"Es ist wie die Menschen jeweils mit zwei Armen , um zwei Seile des Polymernetzwerkes zu ziehen , so dass das Hydrogel schrumpft ", sagte Chunjie Zhang , ein Doktorand und erste Autor des Papiers . " Wenn mehr Glukose kommt , kann jede Boronsäure einem eigenen Glukose zu haben. Nun , jeder Mensch greift nur ein Seil, um das Hydrogel erweitert . "
Die Illinois Forschern entwickelt , eine Lösung für dieses Problem , indem eine dritte chemische , eine so genannte " Volumen Zurücksetzen Mittel " zu verbinden, die Boronsäure , bevor die Glucose aufgenommen Vorschrumpfen des Gels und gibt eine Basislinie für die Messungen . Diese Entwicklung aktiviert die Illinois Forscher auf die Vorteile einer Boronsäure -System ohne die Begrenzung der Schrumpfung bei niedrigeren Konzentrationen zu nutzen.
"Als wir uns vorstellen das Volumen Zurücksetzen Mittel , packt es alle Seile und macht das Hydrogel schrumpfen ", sagte Zhang . " Dann, wenn Glukose kommt , gibt er die Lautstärke Zurücksetzen Mittel von den Seilen und erweitert das Hydrogel . "
Die Farbwechselmaterialist einfach und kostengünstig herstellbar ist und nach Braun könnte ein Quadratzentimeter Hydrogel genug für bis zu 25 Patienten.
Die Forscher vorstellen das Hydrogel als Teil eines subkutanen System oder ein ausgeklügeltes Gerät, das in den Blutstrom Armaturen - einer Insulinpumpe , zum Beispiel. Allerdings ist die Anwendung, die sie am meisten begeistert sind ist der kurzfristigen kontinuierliche Überwachung von Patienten im Krankenhaus oder auf der Intensivstation , wenn Patienten am kritischsten in der Notwendigkeit der kontinuierlichen Überwachung - Diabetiker oder nicht.
" Würde der Sensor am Ende eines faseroptischen Kabels gebracht werden , zum Beispiel, und Gewinde in die Blutbahn mit IVs oder andere Monitore ", so Braun. " Sie könnten nur schieben Sie sie in einen offenen Port . Dann können Sie den Patienten für mehrere Tage oder länger zu überwachen. "