Uus paljulubav tehnoloogia veresuhkrutaseme mõõtmiseks

Mitteinvasiivsed veresuhkru jälgimisseadmed mõõdavad glükoosi kontsentratsiooni higist, kus aine kontsentratsioon on tunduvalt väiksem kui veres, kuid taseme muutused higis korreleeruvad hästi muutustega veres. Seni on mitteinvasiivsete veresuhkru jälgimisseadmete murekohad olnud kulukas tootmine ning vastuvõtlikkus väliste segajate suhtes. Sellised seadmed jaotuvad glükoosi mõõtmiseks vajaliku oksüdeerimise meetodi alusel ensümaatilisteks ja mitte-ensümaatilisteks.

Ensümaatilised seadmed kasutavad glükoosi oksüdaasi, kuid see ensüüm laguneb mõne päeva jooksul ning vajab kindlat temperatuuri ning happelisust. Mitte-ensümaatilised seadmed põhinevad metallidel või metallioksiididel ning on ensümaatilistest meetoditest vastupidavamad välismõjutajate suhtes, pole keskkonna suhtes nii nõudlikud ning puudub ka aine lagunemise probleem. Samas vajab sensor töötamiseks aluselist lahust. Selliste sensorite tundlikkus sõltub suuresti elektroodi ehitusest. Olemasolevatel lahendustel on mitmeid probleeme, olgu selleks sensori rigiidsus või liiga suur hulk naatriumhüdroksiidi. Pennsylvania osariigi ülikooli teadlased on loonud uue lahenduse, kasutades elektroodi ümbrise valmistamisel laser-indutseeritud grafeeni.

Laser-indutseeritud grafeen (LIG) on laseri abil soovitud kujuks töödeldud grafeen. Grafeen on poorne, keskmise elektrijuhtivusega ja elektrokeemiliselt stabiilne, kuid samas ka pehme ning painduv. Viimane omadus on kantavate sensorite puhul väga oluline. LIG iseenesest pole aga glükoosi suhtes tundlik. Selleks kaeti sensor glükoositundliku nikliga ning allergilise reaktsiooni vältimiseks kaeti niklikiht omakorda kullakihiga. Nagu kõigi mitte-ensümaatiliste sensoritega, oli ka antud juhul glükoosi oksüdeerimiseks vaja aluselist lahust. See lahus paigutati sensori korpuses mikroõõnsusesse, kuhu suunati higi. Sellise ehitusega välditakse aluselise lahuse kokkupuudet nahaga. Lisaks on kamber teiste lahendustega võrreldes palju väiksem ning tänu sellele ka ohutum. Kogu seade on väga kompaktne, umbes üheeurose mündi suurune.

Prototüübiga viidi läbi ka katse, kus seade kinnitati katsealuse käele ning mõõdeti veresuhkrutaset 1 ja 3 tundi pärast söömist. Higi tootmiseks tegi katsealune enne mõõtmist kerge treeningu. Ootuspäraselt langes veresuhkrutase teiseks mõõtmiseks ning uue seadme tulemused korreleerusid praegu turul olevate seadmetega saadud tulemustega.

Suhkruhaiguse korral ei toimi kehale omane insuliini sekretsiooni autoregulatsioon. Praegu puudub mitteinvasiivne lahendus selle süsteemi asendamiseks, kuid kirjeldatud uuringus on leitud paljulubav meetod. Autorid kavatsevad koostöös arstidega rakendada välja töötatud süsteemi patsientidel ning arendada sensoreid ka teiste higis leiduvate biomarkerite hindamiseks.

Allikas: Zhu J, Liu S, Hu Z et al. Laser-induced graphene non-enzymatic glucose sensors for on-body measurements. Biosensors and Bioelectronics 2021; 193: 113606. https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113606.