Lab-on-a-chip, um glukose in einem einzigen tropfen schweiß zu messen


Lab-on-a-chip, um glukose in einem einzigen tropfen schweiß zu messen

Eine hochempfindliche und schnelle Erkennung von Blutglukose ist eine diagnostische Notwendigkeit in der Medizin. Zum Beispiel sind der Mangel an Insulin und zu viel Blutzucker zwei Hauptursachen für Diabetes, die beide durch Messung von Blutglukose nachgewiesen werden können. Mit Hilfe von Faseroptik und Mikrofluidik entwickeln Forscher ein preiswertes, hochempfindliches Labor-on-a-Chip-Gerät, das Glukose in nur einem Tropfen Schweiß schnell messen kann.

Das Labor-on-a-Chip-Gerät integriert einen faseroptischen Biosensor mit einem mikrofluidischen Chip und erkennt Glukosespiegel von Schweißnuten. Es wird hier neben einem Hongkong-Dollar gezeigt, der die gleiche Größe hat wie eine US-Dollar-Münze.

Bildkredit: A. P. Zhang et al., Die Polytechnische Universität von Hongkong

Das Team, von der Hong Kong Polytechnic University und Zhejiang University in China, entwickelt das Gerät zu früheren Diagnose und Prävention von Diabetes zu helfen.

Die Technologie dahinter gehört zu einem neuen Feld namens "Optofluidik", das die photonische Erfassung (unter Verwendung der Eigenschaften von Licht zur Detektion von Chemikalien) und der Mikrofluidik (präzise Kontrolle von winzigen Mengen an Flüssigkeit entlang von Mikrokanälen)

Was ist einzigartig über das neue Gerät, nach einem Papier in der Biomedizinische Optik Express , Ist, dass es faseroptische Sensoren verwendet, um die Glukose zu erkennen. Die Integration dieser Art von Sensor in einen mikrofluidischen Chip macht das Gerät nicht nur hochempfindlich, sondern auch billig und tragbar.

A. Ping Zhang, Associate Professor in der Abteilung für Elektrotechnik an der Hong Kong Polytechnic University, sagt, dass photonische Ansätze als eine der vielversprechendsten Techniken für ultra-sensible Sensing gesehen werden.

Und wenn man Photonik mit der winzigen Plattform integriert, die mikrofluidische Chips anbieten, können Sie ein kleines Lab-on-a-Chip-Analysesystem für schnelle und zuverlässige Ergebnisse machen.

Andere haben versucht, elektrochemische Glukosesensoren in mikrofluidische Kanäle zu integrieren, um tragbare und kostengünstige mikrofluidische Chips herzustellen, aber diese wurden mit Problemen geplagt, wie z. B. elektroaktive Interferenz in den elektrochemischen Sensoren.

So wandte sich das Team an Faseroptiken, die gegen elektromagnetische Störungen immun sind, um das Problem zu umgehen.

Faseroptischer Biosensor spürt sehr geringe Glukose in Lösung

In ihrer Arbeit beschreiben Zhang und Kollegen, wie sie einen neuen Faseroptik-Biosensor mit einem mikrofluidischen Chip kombinierten, um eine störungsfreie optofluidische Vorrichtung zur hochempfindlichen Erkennung von Glukosespiegel zu schaffen.

Der von ihnen erzeugte Faseroptiksensor ist sehr empfindlich gegenüber Änderungen des Brechungsindex des Materials, der ihn umgibt. Um sie in einen Glukosemonitor umzuwandeln, verwendeten die Forscher einen Film aus Glukoseoxidase als Sensormaterial, da sie mit Glukose in Lösung reagiert.

Um den Sensor zu unterstützen und das Signal weiter zu verstärken, integrierte das Team Schichten aus zwei anderen Materialien - Polyethylenimin (PEI) und Polyacrylsäure (PAA) - in den Sensor. Das Ergebnis sind mehrere Schichten PEI / PAA, mit einer Deckschicht aus Glucoseoxidase, die dann in den Mikrokanal des Chips eingebettet wird.

Zhang sagt, dass der PEI / PAA-Multilayer-Film "die Oxidation von Glukose mit dem Glucose-Oxidase-Katalysator untersucht und auf die Reaktion durch Schwellung oder Kontraktion reagiert."

Nach dem Ausführen mehrerer Tests, sagt Zhang, dass sie den faseroptischen Sensor gefunden haben "ist sehr empfindlich auf eigene Faust und kann Glukose-Oxidase-Konzentrationen so niedrig wie 1 nM (10-9 molarität) zu erkennen," aber nachdem sie es in den mikrofluidischen Chip integriert haben, Sensorleistung "bemerkenswert weiter verbessert."

Der Sensor verbesserte sich nicht nur im Erfassungsbereich, sondern auch in der Reaktionszeit, die "von 6 Minuten auf 70 Sekunden verkürzt", beachten Sie die Forscher.

Es gab auch keinen signifikanten Verlust an biomolekularer Aktivität, was darauf hindeutet, dass die Methode, die sie verwendet haben, um den Sensor zu erzeugen, zu einer "robusten elektrostatischen Absorption von Glukoseoxidase innerhalb des Sensorfilms" führt.

Das Gerät erkennt Glukose in Lösung - so könnte es verwendet werden, um Glukosespiegel von nur einem kleinen Tröpfchen von Schweiß zu messen.

Dies macht es zu einer äußerst ansprechenden Technologie für die frühzeitige Diagnose von Diabetes durch die Überwachung der Glukose Inhalt im Schweiß zu entwickeln."

Prof. A. Ping Zhang

Letztlich zielt das Team darauf ab, eine Reihe von multifunktionalen Lab-on-a-Chip-Geräten für den Einsatz in Forschung und Entwicklung in Bereichen von der biomedizinischen Diagnostik bis zur Umweltüberwachung und sogar der Wirkstoffforschung zu entwickeln.

Entdecken Sie, wie Forscher einen optischen Biosensor für die Krebserkennung erstellt haben.

Thorium: An energy solution - THORIUM REMIX 2011 (Video Medizinische Und Professionelle 2018).

Abschnitt Probleme Auf Medizin: Medizinische übung