Thiết bị đo đường huyết qua mồ hôi đầu tiên trên thế giới ( Cập nhật )

Thứ Sáu, 01 Tháng Tư 20225:00 CH(Xem: 581)
Thiết bị đo đường huyết qua mồ hôi đầu tiên trên thế giới ( Cập nhật )

Các nhà nghiên cứu Đại học bang Pennsylvania (Mỹ) đã phát triển một thiết bị theo dõi đường huyết thông qua mồ hôi. Đây được xem là thiết bị theo dõi đường huyết không xâm lấn, đeo được đầu tiên trên thế giới.

Phát hiện nồng độ glucose thấp trong mồ hôi

may-do-duong-huyet
Một máy đo đường huyết thông thường trên thị trường.

Hiện tại, thiết bị theo dõi đường huyết không xâm lấn không có bán trên thị trường ở Mỹ, do vậy, những người mắc bệnh tiểu đường phải lấy mẫu máu hoặc sử dụng cảm biến được gắn dưới da để đo lượng đường trong máu của họ. Nhờ vào thiết bị mới trên, việc theo dõi đường huyết không xâm lấn có thể trở thành tiêu chuẩn.

Trưởng nhóm nghiên cứu là Giáo sư Huanyu Larry Cheng, Khoa Khoa học Kỹ thuật và Cơ học của Đại học bang Pennsylvania. Họ đã công bố chi tiết về thiết bị cảm biến không xâm lấn, chi phí thấp và có thể phát hiện glucose trong mồ hôi bằng các cảm biến và điện tử sinh học.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thiết bị này bằng graphene cảm ứng laser (LIG – Laser induced graphene). Đây là một vật liệu bao gồm các lớp carbon dày nguyên tử có nhiều hình dạng khác nhau. Với độ dẫn điện cao và thời gian chế tạo trong vòng vài giây, LIG dường như là một khung lý tưởng cho thiết bị cảm biến.

Tuy nhiên, Giáo sư Cheng cho rằng có một thách thức ở đây là LIG hoàn toàn không nhạy cảm với glucose, vì vậy cần đặt một vật liệu nhạy cảm với glucose vào LIG.

Theo ông Cheng, nhóm nghiên cứu đã chọn niken vì nó có tính nhạy cảm mạnh mẽ với glucose, đồng thời kết hợp nó với vàng để giảm nguy cơ dị ứng có thể xảy ra. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng, LIG được trang bị hợp kim niken – vàng sẽ có thể phát hiện nồng độ glucose thấp trong mồ hôi trên bề mặt da.

Vật liệu có độ nhạy với glucose là một ưu tiên. Mồ hôi thể hiện nồng độ glucose thấp đáng kể so với máu. Nhưng theo Giáo sư Cheng, có mối tương quan chặt chẽ giữa mồ hôi và máu.

Mặc dù, nồng độ glucose trong mồ hôi thấp hơn khoảng 100 lần so với nồng độ trong máu nhưng thiết bị của nhóm nghiên cứu đủ nhạy để đo chính xác lượng glucose trong mồ hôi và phản ánh nồng độ này trong máu.

Độ nhạy của hợp kim niken – vàng cho phép nhóm của Giáo sư Cheng loại trừ các enzym thường được dùng để đo lượng đường trong các thiết bị thương mại có tính xâm lấn hơn. Tuy nhiên, những enzym này có thể bị phân hủy nhanh chóng theo thời gian và sự thay đổi của nhiệt độ.

Giáo sư Cheng cho biết, một cảm biến enzym phải được giữ ở nhiệt độ và độ pH nhất định, nó cũng không thể được lưu giữ trong thời gian dài. Trong khi đó, cảm biến glucose không có enzym có lợi thế về hiệu suất ổn định và độ nhạy glucose bất kể những thay đổi trên.

Cải tiến thiết bị để mở rộng ứng dụng

Thiết bị đo đường huyết không xâm lấn
Thiết bị đo đường huyết không xâm lấn do các nhà nghiên cứu Đại học bang Pennsylvania tạo ra.

Tuy nhiên, cảm biến không dùng enzym lại yêu cầu có dung dịch kiềm nên dễ làm hỏng da và hạn chế khả năng đeo của thiết bị. Để hạn chế vấn đề này, Giáo sư Cheng và đồng sự đã gắn một buồng vi lỏng (microfluidic - một kỹ thuật liên quan đến kiểm soát dòng chất lỏng bên trong các kênh có thể tích nhỏ) vào hợp kim LIG.

Buồng này nhỏ hơn so với các cấu hình đã phát triển trước đây để tăng độ bền và xốp, cho phép thực hiện một loạt chuyển động như kéo căng hoặc nghiền nát. Nó được kết nối với bộ phận đưa mồ hôi vào dung dịch mà không để dung dịch tiếp xúc với da.

Dung dịch bazơ tương tác với các phân tử glucose để tạo ra hợp chất phản ứng với hợp kim niken - vàng. Phản ứng này kích hoạt một tín hiệu điện, cho biết nồng độ glucose trong mồ hôi.

Theo Giáo sư Cheng, với một buồng chứa dung dịch kiềm nhỏ như vậy, thiết bị có đủ linh hoạt để duy trì sự gắn kết an toàn với cơ thể người.

Trong một cuộc thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chất kết dính an toàn cho da để gắn thiết bị có thể tái sử dụng này vào cánh tay của một người trong 1 giờ và 3 giờ sau bữa ăn. Đối tượng thực hiện một bài tập luyện ngắn đủ để tiết mồ hôi trước mỗi lần đo lượng đường.

Vài phút sau khi thu mồ hôi, các nhà nghiên cứu nhận thấy nồng độ glucose được phát hiện đã giảm từ lần đo đầu tiên sang lần đo tiếp theo. Các phép đo đường huyết từ thiết bị trên sau đó được xác nhận lại bằng máy đo đường huyết bán trên thị trường.

Giáo sư Cheng và nhóm có kế hoạch cải tiến thiết bị trên để phục vụ các ứng dụng trong tương lai, bao gồm việc cải thiện cách bệnh nhân và bác sĩ có thể dùng cảm biến để đo đường huyết tăng lên hoặc theo dõi để xác định biện pháp điều trị, như sử dụng insulin.

Họ cũng có ý định tinh chỉnh và mở rộng nền tảng này để theo dõi các dấu ấn sinh học khác có thể được tìm thấy trong mồ hôi.

"Các nhà nghiên cứu muốn làm việc với các bác sĩ và nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe khác để xem xét cách áp dụng công nghệ này để theo dõi bệnh nhân hàng ngày. Cảm biến glucose này đóng vai trò như một ví dụ điển hình cho thấy khả năng phát hiện các dấu ấn sinh học trong mồ hôi ở nồng độ cực thấp có thể được cải thiện" - GS Huanyu Cheng
Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Thứ Hai, 20 Tháng Mười Một 20174:00 SA
Những robot này đều là các nguyên mẫu tiền đề để Hanson Robotics tạo ra Sophia.
Thứ Hai, 20 Tháng Mười Một 20171:00 SA
Trạm quan sát Nam Âu (ESO) ngày 15/11 cho biết đã phát hiện một hành tinh ngoài Hệ Mặt trời có các điều kiện về lý thuyết con người có thể sinh sống được.
Chủ Nhật, 19 Tháng Mười Một 20177:00 CH
Các kỹ sư cơ khí ở Đại học Carnegie Mellon đã phát triển một loại transitor ở thể lỏng từ hợp kim của indium và gallium mở ra tiềm năng sản xuất các thiết bị máy tính mềm dẻo, dễ uốn và có thể gấp gọn.
Chủ Nhật, 19 Tháng Mười Một 201711:00 SA
Dựa trên sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, các nhà khoa học đang nghiên cứu nhằm hoàn thiện một thám tử robot có thể phá án chính xác và nhanh chóng.
Chủ Nhật, 19 Tháng Mười Một 20175:00 SA
Joe Walker có lẽ là một trong những nhà du hành vũ trụ vĩ đại nhất mà bạn chưa từng nghe tiếng.
Chủ Nhật, 19 Tháng Mười Một 20172:00 SA
Khi tòa nhà Ingalls ra mắt ở Cincinnati, bang Ohio vào năm 1903, không ai tin rằng nó sẽ trụ vững một thế kỷ sau đó.
Thứ Bảy, 18 Tháng Mười Một 20173:00 CH
Một căn bệnh kỳ lạ đã khiến não của người đàn ông này gần như tiêu biến, nhưng ông vẫn sống khỏe mạnh. Chuyện gì đã xảy ra?
Thứ Bảy, 18 Tháng Mười Một 20171:00 CH
Từ trước tới nay, giới khoa học ghi nhận dấu tích rượu vang nho cổ xưa nhất được tìm thấy ở khu vực núi Zagros của Iran vào năm 5.400​-5.000 trước Công nguyên (cách đây khoảng 7.000 năm), t
Thứ Sáu, 17 Tháng Mười Một 20178:00 CH
Chỉ sau vài ngày ra mắt iPhone X, không ít người dùng phàn nàn về việc gặp trục trặc về màn hình khi chúng không hoạt động khi trời trở lạnh. Apple cam kết phát hành bản vá lỗi này.
Thứ Sáu, 17 Tháng Mười Một 20171:00 CH
Thế giới được phen xôn xao vì Sophia- robot thông minh đầu tiên vừa được Arab Saudi cấp quyền công dân. Lập tức có những luồng phản ứng bức xúc. Nào là sao bao lao