Bezbolesny monitoring dla diabetyków, dzięki wydrukowanemu w 3D pierścieniowi

Naukowcy z Uniwersytetu w Atenach wydrukowali w 3D nowatorskie urządzenie, które umożliwia diabetykom monitorowanie poziomu cukru we krwi przy użyciu jedynie potu i standardowego smartfona. 

Wykorzystując drukarkę 3D Flashforge Creator Pro i włókno przewodzące, zespół był w stanie wyprodukować pierścień elektrochemiczny (lub „e-ring”) zawierający trzy plastikowe elektrody. Po podłączeniu do płytki drukowanej czujniki okazały się zdolne do wykorzystywania biomarkerów do precyzyjnego śledzenia poziomu glukozy u noszącego, zapewniając mu mniej inwazyjną alternatywę autotestu dla igieł widocznych w zwykłych glukometrach. 

Szacuje się, że 34 miliony Amerykanów cierpiących na cukrzycę monitoruje poziom glukozy we krwi, a większość z nich używa bioczujników enzymatycznych do śledzenia poziomu cukru we krwi. Jednak chociaż takie urządzenia są dokładne i łatwe w użyciu w domu, często wymagają użycia bolesnych igieł do pobierania próbek, co może zniechęcać do częstych badań. 

Dla wrażliwych pacjentów reperkusje mogą być śmiertelne, ponieważ rzadkie testy mogą potencjalnie wymknąć się spod kontroli ich poziomu glukozy. Aby tego uniknąć, w ostatnich latach opracowano szereg mniej inwazyjnych, obciążonych elektrodami urządzeń do noszenia, ale okazały się one niedostępne dla większości ze względu na wysokie koszty produkcji. 

Ponadto wiele istniejących urządzeń nadal opiera się na pomiarze poziomów enzymów pacjenta, ale są one zależne od czynników, takich jak temperatura i pH, których nie można kontrolować w sytuacjach końcowego użytkowania. Z drugiej strony pot zawiera szereg biomarkerów, które nie są zależne od stanu zdrowia i wskazują na zdrowie człowieka, dlatego zespół zdecydował się wykorzystać pot jako podstawę nowego glukometru. 

Naukowcy stworzyli swoje urządzenia do noszenia przy użyciu komercyjnej drukarki 3D z podwójnym wytłaczaniem i TPU, aby uczynić je jak najbardziej dostępnymi i elastycznymi. Ostatecznie wyprodukowali cztery różne prototypy, ale każdy miał ten sam podstawowy układ: zieloną cylindryczną strukturę z trzema elektrodami węglowymi w środku. 

Po wydrukowaniu naukowcy pokryli galwanicznie swoje czujniki złotem, umożliwiając podłączenie ich za pomocą płytki drukowanej do smartfona Samsung J5 w celu wyświetlania odczytów stężenia glukozy. Aby przetestować swoje urządzenia, zespół następnie wystawił je na działanie „sztucznego potu” zawierającego cukier i odkrył, że wyższy poziom pokrycia złotem zapewnia odczyt z większą dokładnością.

W późniejszych ocenach ochotnik nosił e-ring przed, w trakcie i po posiłku, a urządzenie wykryło znaczny wzrost poziomu cukru we krwi tuż po jedzeniu. Około dwie godziny później czujniki wykryły, że poziom glukozy u badanej osoby wrócił do normy, co udowodniło jego skuteczność w przekształcaniu spoconych biomarkerów w odczyty. 

Chociaż e-ring wykazywał niewielkie odchylenia w porównaniu z odczytami uzyskanymi ze standardowego glukometru, grecki zespół utrzymywał, że można je skorygować poprzez dalsze badania i rozwój. W rzeczywistości naukowcy są tak pewni precyzji swojego urządzenia, że ​​wierzą, że ich badania torują drogę dla glukometrów do drukowania 3D na miejscu, zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i w scenariuszach końcowych, takich jak szpitale. 

Postępy w zakresie dodatków do noszenia 

Drukowane w 3D urządzenia elektroniczne stały się gorącym tematem badań w ostatnich latach, a kilka z tych projektów zaowocowało stworzeniem urządzeń o unikalnych możliwościach monitorowania biologicznego. 

Na przykład zespół z Clarkson University stworzył bioczujniki drukowane 3D czułe na promieniowanie UV, które zmieniają kolor pod wpływem różnych poziomów promieniowania. Urządzenia są przeznaczone do noszenia przez osoby żyjące w cieplejszym klimacie, informując ich, kiedy są potencjalnie nadmiernie narażeni na promienie słoneczne.

Naukowcy z Sungkyunkwan University wyprodukowali również bioczujniki ze spersonalizowanymi aplikacjami do monitorowania zdrowia . Wykorzystując dostępną w handlu głowicę drukującą i rusztowanie obciążone cukrem, zespół był w stanie stworzyć dostępne urządzenia, które okazały się zdolne do wykrywania zmian w niektórych sygnałach obciążenia ciała.

W innym miejscu naukowcy z University of Minnesota zademonstrowali nowatorską metodę drukowania 3D małych czujników do noszenia. Korzystając ze spersonalizowanej drukarki Aerotech 3D, zespół był w stanie stworzyć wyjątkowo przewodzące materiały wielowarstwowe, które ostatecznie można wydrukować bezpośrednio na skórze ochotników.

Dodaj komentarz