Новый химический метод, основанный на использовании графеновой пены, был разработан британскими учеными для определения концентрации глюкозы в крови. Данная технология обеспечивает более точные измерения, увеличивает надежность и продлевает срок службы датчика.
Диабет — это широко распространенное хроническое заболевание, характеризующееся нарушением усвоения глюкозы в организме. По данным на 2016 год, во всем мире насчитывалось значительное число взрослых, страдающих этим заболеванием, достигло отметки в 422 миллиона человек. Болезнь развивается либо из-за недостаточной выработки инсулина (гормона, контролирующего уровень глюкозы в крови), либо из-за невозможности его эффективного использования. В результате, если не контролировать диабет, со временем могут возникнуть серьезные осложнения, отражающиеся на нервной системе, кровеносных сосудах и других органах и тканях организма.
Пациентам с диабетом необходимо регулярно, несколько раз в день, контролировать уровень сахара в крови с использованием специальных устройств.
Принцип действия многих современных сенсоров глюкозы заключается во взаимодействии определенного фермента с молекулой глюкозы, что приводит к возникновению электрического тока, фиксируемого прибором. Однако ученые из Университета Бата (Великобритания), совместно с компанией Integrated Graphene, создали новый химический датчик, использующий вспененный графен. Данный подход позволяет измерять концентрацию глюкозы в более широком диапазоне, чем биосенсоры, что может быть особенно актуально при мониторинге уровня глюкозы в крови новорожденных. Реализация этого стала возможной благодаря графеновой пене, которая обеспечивает увеличенную площадь поверхности сенсора. К тому же, по сравнению с биосенсорами, новый химический сенсор отличается большей надежностью и устойчивостью к воздействию высоких температур и изменений pH, что также предполагает более длительный срок его хранения.
Новый датчик функционирует следующим образом: молекулы бороновой кислоты присоединяются к подложке из вспененного графена, а поверх них наносится слой электроактивного полимера, который также взаимодействует с бороновой кислотой. При помещении сенсора в раствор, содержащий глюкозу, она вытесняет полимер и связывается с бороновой кислотой. Изменение электрического тока, возникающее в результате этого процесса, позволяет определить концентрацию глюкозы.
«В будущем мы планируем использовать нашу методику определения уровня глюкозы для создания инновационных технологий, включая носимые и имплантируемые системы мониторинга, подобные датчику Eversense, — подчеркнул Саймон Уикли, первый автор публикации и разработчик датчика в рамках своей кандидатской диссертации по химии. По мнению авторов, данный метод обнаружения может быть применен и для решения других задач, например, для определения молочной кислоты, благодаря универсальности рецептора бороновой кислоты, что открывает возможности для создания различных типов сенсоров».
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Analyst.