Sensor permite saber los niveles de glucosa en sangre sin necesidad de pinchar al paciente

Investigadores de Penn State desarrollan el primer prototipo de dispositivo de monitoreo de glucosa no invasivo y portátil de su tipo.

Los dispositivos de control de glucosa no invasivos no están actualmente disponibles comercialmente en los Estados Unidos, por lo que las personas con diabetes deben recolectar muestras de sangre o usar sensores incrustados debajo de la piel para medir sus niveles de azúcar en sangre.

Ahora, con un nuevo dispositivo portátil creado por investigadores de Penn State, la monitorización de glucosa menos intrusiva podría convertirse en la norma.

Dirigidos por Huanyu “Larry” Cheng, Dorothy Quiggle Career Development Professor en el Departamento de Ingeniería, Ciencia y Mecánica de Penn State, los investigadores publicaron los detalles del sensor no invasivo y de bajo costo que puede detectar glucosa en el sudor en biosensores y bioelectrónica.

Los investigadores construyeron el dispositivo primero con grafeno inducido por láser (LIG), un material que consta de capas de carbono de un átomo de espesor en varias formas.

Con una alta conductividad eléctrica y un tiempo de fabricación conveniente de solo segundos, LIG ​​parecía ser un marco ideal para el dispositivo sensor, pero había una advertencia importante.

“El desafío aquí es que LIG no es sensible a la glucosa en absoluto”, dijo Cheng.

“Entonces, necesitábamos depositar un material sensible a la glucosa en el LIG“.

El equipo eligió el níquel debido a su sólida sensibilidad a la glucosa, según Cheng, y lo combinó con oro para reducir los riesgos potenciales de una reacción alérgica.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que el LIG equipado con la aleación de níquel-oro sería capaz de detectar concentraciones bajas de glucosa en el sudor de la superficie de la piel.

Un material con alta sensibilidad a la glucosa fue una prioridad.

El sudor presenta concentraciones de glucosa notablemente bajas en comparación con la sangre, pero, según Cheng, existe una fuerte correlación entre los niveles de glucosa en el sudor y la sangre.

Si bien la concentración de glucosa en el sudor es aproximadamente 100 veces menor que la concentración en sangre, el dispositivo del equipo es lo suficientemente sensible como para medir con precisión la glucosa en el sudor y reflejar la concentración en sangre.

La sensibilidad de la aleación de níquel-oro permitió al equipo de Cheng excluir las enzimas, que a menudo se utilizan para medir la glucosa en dispositivos más invasivos disponibles comercialmente o en monitores no invasivos propuestos por otros investigadores.

Sin embargo, estas enzimas pueden degradarse rápidamente con el tiempo y los cambios de temperatura.

“Un sensor enzimático debe mantenerse a una cierta temperatura y pH, y la enzima no se puede almacenar a largo plazo“, dijo Cheng.

“Un sensor de glucosa no enzimático, por otro lado, es ventajoso en términos de rendimiento estable y sensibilidad a la glucosa independientemente de estos cambios“.

Los sensores no enzimáticos requieren una solución alcalina, que puede dañar la piel y, por lo general, limita la capacidad de uso del dispositivo.

Para frenar este problema, Cheng y su equipo conectaron una cámara de microfluidos a la aleación LIG.

Esta cámara es más pequeña que las configuraciones desarrolladas anteriormente para promover el uso y porosa para permitir un rango de movimiento, como estiramiento o aplastamiento.

Está conectado a una entrada de recolección que hace pasar el sudor a la solución sin permitir que la solución toque la piel.

La solución básica interactúa con las moléculas de glucosa para producir un compuesto que reacciona con la aleación.

Esta reacción desencadena una señal eléctrica que indica la concentración de glucosa en el sudor.

Con una cámara de solución alcalina más pequeña, todo el dispositivo tiene aproximadamente el tamaño de una moneda de veinticinco centavos y es lo suficientemente flexible como para mantener un apego seguro al cuerpo humano, dijo Cheng.

En una prueba de concepto, los investigadores utilizaron un adhesivo seguro para la piel para sujetar el dispositivo reutilizable al brazo de una persona una hora y tres horas después de una comida.

El sujeto realizó un breve entrenamiento, lo suficiente para producir sudor, justo antes de cada tiempo de medición.

Unos minutos después de recolectar el sudor, los investigadores encontraron que la concentración de glucosa detectada disminuyó de la primera medición a la siguiente.

Las mediciones de glucosa del dispositivo se verificaron mediante mediciones realizadas con un monitor de glucosa disponible comercialmente.

Cheng y el equipo planean mejorar su prototipo para aplicaciones futuras, lo que incluye abordar cómo los pacientes o los médicos pueden usar el sensor para mediciones de glucosa incrementales o monitoreo continuo para determinar acciones de tratamiento, como la administración de insulina.

También tienen la intención de refinar y expandir esta plataforma para un monitoreo más cómodo de otros biomarcadores que se pueden encontrar en el sudor o en los fluidos intersticiales que llenan el espacio entre las células del cuerpo.

“Queremos trabajar con médicos y otros proveedores de atención médica para ver cómo podemos aplicar esta tecnología para el monitoreo diario de un paciente”, dijo Cheng.

“Este sensor de glucosa sirve como un ejemplo fundamental para demostrar que podemos mejorar la detección de biomarcadores en el sudor a concentraciones extremadamente bajas“.

Fuente: ScienceDirect