智能墨水可直接在皮膚上檢測血糖含量

美國加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)的研究人員正努力地邁向感測器技術(shù)的神圣目標(biāo)——非侵入式血糖檢測。該校工程學(xué)院(Jacobs School of Engineering)的一支研究團隊開發(fā)出一種生物相容的墨水，能夠與葡萄糖等多種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而創(chuàng)造出臨時的感測器。

 

隨著1980到2011年之間第二型糖尿病(Type 2)診斷數(shù)量倍增，血糖監(jiān)測已成為感測器與生物科技研究人員最喜愛的研究主題了。根據(jù)美國舊金山NPR旗下子公司KQED的調(diào)查報告，血糖自測市場目前約有80億美元的規(guī)模。

 

UCSD研究人員的方法是在市售的原子筆中填進混合石墨與酶的墨水，石墨具有導(dǎo)電性，而酶則用于檢測葡萄糖。接著，他們將這些墨水畫在皮膚上的導(dǎo)電貼紙薄層，含墨水的貼紙連接至兩側(cè)電極，在適度施加電壓后，測量傳送至藍牙臂帶上的電流。以藍牙啟動的臂帶能夠與移動設(shè)備進行通信。

 

對于一般的糖尿病患者來說，這似乎是一套復(fù)雜的系統(tǒng)，該校研究生Amay Bandodkar表示，目前病患所用的血糖監(jiān)測系統(tǒng)十分令人痛苦且價格昂貴。糖尿病患者平常使用時必須一天刺破自己的手指四五次，而每個試紙費用約1美元，監(jiān)測成本可能很快地就會高到難以控制。

 

“如果我們有一種可重復(fù)使用的血糖試紙，成本將會降低許多，”Bandodkar說。“我們正試著制造這種可再生的血糖試紙，讓病患能夠快速地在電極上畫一層酶，然后再將其擦去。”

 

UCSD的研究團隊希望能進一步降低墨水的成本，這主要是由于價格昂貴的酶所造成的。Bandodkar表示，由于酶的生命周期僅能穩(wěn)定2-3周，因而也減緩了消費者的使用。

 

“2-3周的時間對于實際的應(yīng)用來說并不足夠，而且還得保持系統(tǒng)盡量地簡單以及具有生物相容性。這至少必須要能提供半年的穩(wěn)定性，”他說。“我們正在努力進一步讓酶在室溫或高溫下保持穩(wěn)定。然而，我們目前還未能解決這個問題，因為酶是這種墨水最重要的組成份子，也是最脆弱的部份，”他補充說。

 

Bandodkar的研究團隊也是UCSD可穿戴感測器中心的一部份，目前正與另一組研究團隊密切合作，共同開發(fā)節(jié)能的無線通信設(shè)備。另一組研究團隊正致力研發(fā)可從感測器傳送資料到手機或筆記本電腦的無線藍牙設(shè)備。Bandodkar表示，這項墨水研究計劃的終極目標(biāo)將是在手機上直接整合感測器。

 

除了測量血糖水平以外，Bandodkar說這種智能墨水以及合適的酶也能用于檢測其他化學(xué)物質(zhì)。例如，乳酸可用于測量身體活動后的氧化應(yīng)力。目前測試乳酸應(yīng)力的方法仍是侵入式的，而且需要進行許多小型測試。