Транзисторный датчик глюкозы в слюне

Newswise — По мнению исследователей KAUST, стоящих за этой технологией, прототип датчика, измеряющего уровень глюкозы в слюне, может в конечном итоге предложить людям простой, быстрый и безболезненный способ контролировать свой диабет.

Диабет – это заболевание, которое возникает, когда организм не может регулировать уровень глюкозы в крови. Повышенный уровень глюкозы может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям и другим заболеваниям, поэтому очень важно, чтобы люди с диабетом поддерживали уровень глюкозы в крови на умеренном уровне.

Люди с диабетом традиционно контролируют уровень глюкозы в крови с помощью устройств, которые анализируют каплю крови, прокалывая палец несколько раз в день. Совсем недавно имплантированные датчики могли обеспечить непрерывный мониторинг уровня глюкозы без неприятных уколов, но эти устройства могут быть менее точными при более низких уровнях глюкозы и не одобрены для детей.

Более удобным способом мониторинга уровня глюкозы может быть тестирование слюны, которая коррелирует с уровнем глюкозы в крови. Но концентрация глюкозы в слюне намного ниже, чем в крови, что затрудняет точное измерение без сложного лабораторного оборудования.

Команда KAUST создала высокочувствительный детектор глюкозы на основе тонкопленочного транзистора.^[1]. Эти небольшие, легкие и маломощные устройства могут подойти для массового производства в качестве недорогих одноразовых датчиков, говорит член команды Абхинав Шарма. «Простое в использовании неинвазивное устройство для измерения уровня глюкозы, использующее в качестве среды слюну, может изменить жизнь миллионов пациентов во всем мире», — говорит он.

Транзистор содержит тонкие полупроводниковые слои оксида индия и оксида цинка, покрытые ферментом глюкозооксидазой. Когда образец слюны помещается на датчик, специфический фермент окисляет любую присутствующую глюкозу с образованием D-глюконолактона и перекиси водорода. Затем электрическое окисление перекиси водорода приводит к образованию электронов, которые попадают в слои полупроводника. Это изменяет ток, текущий через полупроводники, и величина этого эффекта указывает на концентрацию глюкозы в образце.

Исследователи протестировали свое устройство, используя образцы человеческой слюны, в которые было добавлено разное количество глюкозы, а также проанализировали слюну добровольцев, которые голодали перед сдачей анализов (уровни глюкозы в слюне могут не коррелировать с уровнем глюкозы в крови сразу после еды).

Они обнаружили, что устройство правильно измерило широкий диапазон концентраций глюкозы менее чем за одну минуту. Важно отметить, что сенсору не мешали другие молекулы слюны, в том числе производные сахара, такие как фруктоза и сахароза. Хотя чувствительность устройства со временем снизилась, оно по-прежнему обеспечивало хорошие характеристики даже после двухнедельного хранения при комнатной температуре.

В настоящее время команда разрабатывает массив транзисторных датчиков, которые могли бы одновременно обнаруживать несколько метаболитов в слюне. «Разработка портативных сенсорных массивов, которые можно интегрировать со смартфоном, является потенциальным будущим направлением исследований», — говорит Томас Антопулос, возглавлявший команду.