Дијабетес је уобичајена хронична болест са значајним ризицима. Постојећа технологија континуираног праћења глукозе (ЦГМ) са електродама за имплантацију, одобрена од стране ФДА-, склона је нежељеним ефектима као што су бол и инфекција због дугих електрода. Уређаји са микроиглицама, са иглама у распону од само неколико стотина микрометара до неколико милиметара, могу продрети у стратум цорнеум без додиривања крвних судова или живаца, нудећи предности безболности и минималне инвазије. Они такође могу да користе низове за откривање више аналита, пружајући директније и тачније информације о биохемији интерстицијалне течности од не-неинвазивних технологија.
Клиничке студије су показале да је праћење више биохемијских маркера кључно за процену дијабетеса. Поремећаји у хомеостази глукозе могу да утичу на концентрацију електролита и кисело{1}}базну равнотежу. Метаболички маркери као што су мокраћна киселина и холестерол су такође блиско повезани са дијабетесом и његовим компликацијама. На пример, повишени нивои мокраћне киселине могу повећати ризик од дијабетичке нефропатије или дијабетеса типа 2. Не-технологије за праћење су подложне сметњама фактора околине и боре се да одразе праву концентрацију аналита у поткожној течности или крви. Минимално инвазивни сензори се суочавају са изазовима као што су тешка обрада, потешкоће у праћењу у сложеним окружењима, нестабилни дугорочни-сигнали за праћење и ризици повезани са традиционалним методама калибрације.
У том циљу, истраживачки тим је развио само-калибрирајући низ мултиплексираних микроигличастих електрода (СЦ-ММНЕА), који може да прати девет биолошких аналита, укључујући глукозу и холестерол, у реалном времену и на лицу места. Инспирисан иглама-попут бодљикава и вишеструким укусним пупољцима мачјег језика, систем се састоји од више-сензора микроиглица са више аналита, модула за само{5}}калибрацију и модула електронског кола. Свака микроигла је усмерена на одређени аналит, а број и функција микроиглица могу бити флексибилно дизајнирани, омогућавајући прилагођено тестирање.
СЦ-ММНЕА нуди значајне предности: прво, мање је инвазиван и безболан од традиционалних имплантабилних метода тестирања; друго, користи низ дискретних микроиглица, избегавајући преслушавање изазвано директном хемијском модификацијом; треће, микроигле се могу флексибилно комбиновати да би се задовољиле потребе за тестирањем са више{1}}параметара; четврто, може селективно детектовати више аналита у интерстицијској течности ин ситу; и пето, његов само{2}}модул за калибрацију елиминише потребу за инвазивним узорковањем крви, решавајући изазове калибрације традиционалних ЦГМ-а.
Да би се побољшале перформансе, микроигле се прво модификују угљеничним наноцевима (ЦНТ), а затим облажу поли(3,4-етилендиокситиофеном):полистиренсулфонатом (ПЕДОТ:ПСС) да би се формирао нанокомпозит, који се затим даље модификује у различите функционалне електроде. Метаболити и реактивне врсте кисеоника се детектују коришћењем ензимских електрода помоћу амперометрије, док се јони детектују помоћу јоноселективне мембране. Током ин витро тестирања, заптивна мембрана се користи за симулацију слоја рожњаче коже, а микроигле продиру кроз мембрану да би откриле концентрације аналита.
Само{0}}модул за самокалибрацију убризгава стандардни раствор познате концентрације у интерстицијску течност кроз шупље микроигле. Суседне микроигличасте електроде мере концентрацију, успостављајући однос-концентрације сигнала. Генерише се стандардна крива за калибрацију сигнала у другим временским тачкама и корекцију измерене концентрације. Анализа мреже грешака је показала да су грешке мерења глукозе и холестерола након само{5}}калибрације биле 11,33±8,24% и 9,43±8,37%, респективно, при чему су обе испуњавале клиничке захтеве; грешке индикатора као што су лактат и мокраћна киселина су такође значајно смањене након калибрације, а тачност података је била висока.
СЦ-ММНЕА, потврђен путем ЦОМСОЛ симулација, ин витро експеримената и модела пацова, може континуирано да бележи концентрације више аналита у реалном времену. Његова само{2}}функција самокалибрације решава проблем смањене прецизности са дуготрајном-уградњом. Користећи хибридну производну стратегију, електроде са микроиглицама су заменљиве, потенцијално проширујући њихове могућности за откривање додатних молекула. Међутим, уређај мора да се складишти у окружењу са ниском -температуром, азотом-и дизајниран је за једнократну- употребу. Будући рад ће захтевати оптимизацију конзистентности серије сензора и униформности премаза за индустријску производњу.
У поређењу са традиционалним тракама за тестирање глукозе у крви и једном{0}}функционалним ЦГМ-овима, СЦ-ММНЕА може да прати више биохемијских индикатора у реалном времену, пружајући свеобухватне процене здравственог и физиолошког статуса пацијената са дијабетесом. Има потенцијал да промовише примену носивих дијагностичких уређаја за-дуготрајно праћење хемијских супстанци у телу.