16 دسامبر 2024 - میلیون‌ها نفر از افراد مبتلا به دیابت روزانه سطح قند خون خود را با استفاده از گلوکومتر خانگی و سوراخ کردن نوک انگشت برای گرفتن خون، پیگیری می‌کنند. اما اگر آنها بتوانند نظارت بر قند خون خود را فقط با یک سنسور تعریق انجام دهند، انقلابی در کنترل دیابت رخ خواهد داد.

این ایده محرک تحقیقات جدید دانشگاه بینگهامتون است، که می تواند با از بین بردن درد و دردسر، مدیریت دیابت را متحول کند.

با دانشی که پروفسور سئوهون شان چویی در آزمایشگاه بیوالکترونیک و میکروسیستم ها در 15 سال گذشته در مورد باتری های زیستی کسب کرده است، در این سیستم جدید حسگر زیستی مبتنی بر کاغذ از هاگ های باکتری Bacillus subtilis استفاده نموده که در پاسخ به گلوکز موجود در مایعات بدن که مملو از پتاسیم هستند، مانند عرق تکثیر می نماید. در این روش مقدار توان باکتری در تکثیر، سطح گلوکز را تعیین می کند.

پرفسور چوی، و همکارانش استادیار انور الحداد، و دانشجوی دکترا یانگ لکسی گائو از کالج مهندسی و مهندسی کامپیوتر توماس جی واتسون، اخیراً یافته های خود را در مجلهMicrosystems & Nanoengineering  منتشر کرده اند.

پرفسور چوی گفت: «سیستم‌های پایش قند خون فعلی بر مبنای واکنش‌های آنزیمی به قطرات خون متکی هستند، اما این روش‌ها برای حمل و نقل یا ذخیره‌سازی آسان در قفسه، پایدار نیستند. مشکل استفاده از آنزیم‌ها این است که آن‌ها دناتوره و غیرفعال می‌شوند. شما باید آن را در یخچال نگهداری کنید، اما حتی پس از آن، قدرت آنها به مرور زمان کاهش می یابد. سیستم مبتنی بر هاگ ما می تواند محیط های بسیار سخت را تحمل کند و تنها زمانی فعال می شود که شرایط مناسب فراهم شود. ماهیت خود تکثیری باکتری نیز طول عمر این سیستم را تضمین می کند».

یانگ لکسی گائو با سابقه ی کار در زمینه ی شیمی دریا، که در آن آشکارسازهای یون های سرب در آب دریا را با استفاده از پلت فرمی کاغذی ساخته بود، به تحقیقات پرفسور چوی در مورد "کاپرترونیک" کمک نمود. کار قبلی او در آزمایشگاهش شامل ادغام باتری‌های زیستی در مدارهای پرینت شده ی سه بعدی بود، آنها با این روش دستگاهی را ساختند که رطوبت را از هوا تولید می‌کند و یک ربات مکانیکی ساختند که قادر به تامین انرژی خود بود و می توانست با حرکت در اقیانوس به جمع‌آوری داده‌های اقیانوسی کمک کند.

یانگ لکسی گائو گفت: «من می‌خواهم برای بهتر کردن جهان تحقیق کنم، که البته این یک چشم‌انداز بزرگ است. من می دانم که بحران انرژی در حال حاضر یک مشکل بزرگ است، بنابراین جالب است که می توانیم از باکتری ها برای تولید برق استفاده کنیم. این روش تمیز و پایدار است، و به دلیل اینکه کاغذی و یکبار مصرف است، بسیار آسان و بسیار ارزان است. سابقه من در شیمی به ما کمک می کند تا تغییرات زیادی در این دستگاه ها ایجاد کنیم و این واقعاً من را هیجان زده می کند».

ساخت دستگاه مانیتورینگ گلوکز به گائو این فرصت را داد تا در حین کار با دکتر الحداد بیشتر در مورد مهندسی برق بیاموزد.

با این مقاله تحقیقاتی که اکنون منتشر شده است، تیم Binghamton روی بهبود فرآیند تشخیص کار خواهد کرد.

پرفسور چوی گفت: "هر کس غلظت پتاسیم متفاوتی در عرق خود دارد و من نمی دانم این غلظت چگونه بر گلوکز تاثیر می گذارد. حساسیت سیستم ما نیز کمتر از حسگرهای زیستی آنزیمی معمول است. اما با این کار، ما یک مکانیسم حسی جدید برای تشخیص گلوکز ایجاد کرده ایم که پیش از این کسی آن را انجام نداده بود."

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2024-12-paper-based-biosensor-pain-free.html