Non-invasive blood glucose sensor may reduce pain for diabetics / Il sensore di glicemia non invasivo può ridurre il dolore per i diabetici

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Applying hyaluronic acid to the anode of the paper battery pushes glucose to the cathode on the surface of the skin / L'applicazione di acido ialuronico sull'anodo della batteria di carta spinge il glucosio al catodo sulla superficie della pelle

A thin film biosensor uses a battery and a substance used in moisturisers to measure blood glucose without breaking the skin
For many diabetics, regular monitoring of blood glucose is simply a part of staying healthy; and that means firing a sharp, spring-loaded pin into your finger to obtain a blood sample several times a day. It’s not incredibly painful, but it’s nobody’s idea of a pleasant experience and it’s to say the least an inconvenience. Non-invasive blood testing methods have been a goal of researchers for years; and a group in China now claims to have developed just such a system.
The multidisciplinary group, from Tsinghua University in Beijing, has developed a multilayered biosensor in the form of a thin film that can be simply stuck to the skin, and used in conjunction with electronics to provide an accurate measurement of blood glucose levels. The measurement process, described in Science Advances, has several stages.
First, the user attaches a paper battery to the location where the measurement is to be taken; this creates an electrical potential gradient in the tissue below the battery. Then, hyaluronic acid (a very common ingredient is moisturisers) must be applied to the battery’s anode; this pushes the positively-charged portion of the acid into the skin. This affects the blood vessels that lie just below the surface, causing them to release glucose, which rises through the skin and collects at he battery’s cathode. After 20 minutes, the battery can be removed and the sensor patch itself stuck to the skin in its place.
The patch is a construction of five layers. In contact with the skin is an 80nm-thick sheet of polymethyl methacrylate, on top of which is a 1.6µm thick layer of polyimide. This is topped by a 100nm thick layer of nanostructured gold film, followed by an electrochemically-deposited nanometre transducer layer and a film containing immobilised glucose oxidase enzymes. The whole film is 3 µm thick and flexible enough to conform with the ridges on the skin, maximising the surface area through which it can measure.
The layers of the sensor film absorb the glucose and convert it into an electrical signal that can be read using standard laboratory equipment. The accuracy is similar to that achieved by finger-stick testing, and the same site can be used an unlimited number of times — although a fresh battery and sensor strip are needed for each test. The lead author of the study, PhD student Yihao Chen, said he is working on incorporating a voltage source and sensor into a closed-loop system with an insulin pump that would effectively form an artificial pancreas.

ITALIANO

Un biosensore a film sottile utilizza una batteria e una sostanza utilizzata negli idratanti per misurare la glicemia senza rompere la pelle
Per molti diabetici, il monitoraggio regolare della glicemia è semplicemente una parte del mantenimento della salute; e ciò significa sparare un appuntito sistema caricato a molla nel dito per ottenere un campione di sangue più volte al giorno. Non è incredibilmente doloroso, ma non è per nessuno un'esperienza piacevole ed è a dir poco un inconveniente. I metodi di analisi del sangue non invasivi sono stati per anni un obiettivo dei ricercatori; e un gruppo in Cina ora sostiene di aver sviluppato proprio un simile sistema.
Il gruppo multidisciplinare, della Tsinghua University di Pechino, ha sviluppato un biosensore multistrato sotto forma di un film sottile che può essere semplicemente attaccato alla pelle e utilizzato in combinazione con l'elettronica per fornire una misurazione accurata dei livelli di glucosio nel sangue. Il processo di misurazione, descritto in Science Advances, ha diverse fasi.
Innanzitutto, l'utente allega una batteria di carta nel luogo in cui deve essere effettuata la misurazione; questo crea un gradiente di potenziale elettrico nel tessuto sotto la batteria. Quindi, l'acido ialuronico (un ingrediente molto comune è idratante) deve essere applicato all'anodo della batteria; questo spinge la parte caricata positivamente dell'acido nella pelle. Questo colpisce i vasi sanguigni che si trovano appena sotto la superficie, causando loro di rilasciare glucosio, che sale attraverso la pelle e si accumula al catodo della batteria. Dopo 20 minuti, la batteria può essere rimossa e il cerotto del sensore stesso viene incollato sulla pelle al suo posto.
Il cerotto è una costruzione di cinque strati. A contatto con la pelle si trova un foglio di polimetilmetacrilato dello spessore di 80 nm, in cima a uno strato di poliimmide spesso 1,6 μm. Questo è sormontato da uno strato spesso 100nm di film d'oro nanostrutturato, seguito da uno strato di trasduttore nanometrico depositato elettrochimicamente e da un film contenente enzimi di glucosio ossidasi immobilizzati. L'intero film ha uno spessore di 3 μm e abbastanza flessibile da adattarsi alle creste sulla pelle, massimizzando la superficie attraverso la quale può essere misurato.
Gli strati del film del sensore assorbono il glucosio e lo convertono in un segnale elettrico che può essere letto utilizzando le normali apparecchiature di laboratorio. L'accuratezza è simile a quella ottenuta con il test delle dita e lo stesso sistema può essere utilizzato un numero illimitato di volte, anche se per ogni test sono necessari una batteria e una striscia del sensore nuove. L'autore principale dello studio, il dottorando Yihao Chen, ha detto che sta lavorando per incorporare una fonte di tensione e un sensore in un sistema a ciclo chiuso con una pompa per insulina che potrebbe effettivamente formare un pancreas artificiale.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/non-invasive-blood-glucose-sensor/?cmpid=tenews_4490227&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=CA40D8F0-63B9-4BE1-90A0-3379B1DDE40E