這項研究已發表在國際頂級刊物《自然-納米技術》上。據研究人員介紹,這種初步設計的無創貼片主要是基于微型像素傳感器陣列(又稱為石墨烯薄膜法),利用反離子電滲透技術,讓細胞間質液中的葡萄糖透過毛囊直接采集測量,并能夠在數小時內連續動態監測血糖水平。
該研究的主要作者Adelina Ilie博士指出,無創貼片的關鍵是反離子電滲透技術,那么它到底是什么呢?
我們首先來說離子電滲透,這是一種離子流在電場力的驅動下在介質中定向擴散的物理過程。這一現象,直接或間接地構建了一種在電場力作用下主動轉運物質的方法。應用在藥物釋放中時,即在皮膚表面施加電場,在正負極之間形成非常微小的電流,可以促藥物分子透過皮層。
反離子電滲透就是把離子電滲透的轉運方向反過來,改變離子流,讓細胞間質液中的葡萄糖透過毛囊來到皮膚表面。當葡萄糖被無創貼片上的傳感器捕獲之后,會和傳感器上的葡萄糖氧化酶發生反應,生成過氧化氫,并產生相應的電信號,信號強度與血糖濃度成正比,從而計算出精確的血糖值。
在材料上,無創貼片以石墨烯為主,具有環保、堅固、導電性能好、成本低、可實現多種材料組合等優勢,有助于大批量生產。
目前,這種無創貼片已經在豬和人的身上進行了測試。結果顯示,在豬的皮膚上,無創貼片可以精準地監測糖尿病患者常見的血糖范圍;健康志愿者的測試表明,無創貼片可以至少監測6小時的血糖值,并能夠動態監測志愿者在午餐和零食后的血糖變化。
“與其他可穿戴無創血糖監測方法不同是,這種設備測量的血糖值不會受到不同皮膚特征的個體的影響。”研究人員介紹,無創貼片上的傳感器有很多,每個微型傳感器都可以在單個毛囊上的小區域上獨立工作,可減少與皮膚的接觸,增加測量值的精確性。同時,血糖值不受高溫、劇烈運動和汗水的影響。
此外,研究人員表示,無創貼片在未來還將研發成一種價格合理的可穿戴設備,并可通過wifi將相關的血糖值傳送到糖尿病患者的手機或智能手表上。