Onderzoekers van de Washington State University hebben een 3D-geprinte glucosebiosensor gemaakt voor gebruik in draagbare monitoren.

Het werk zou kunnen leiden tot verbeterde glucosemeters voor miljoenen mensen die aan diabetes lijden.

Onder leiding van Arda Gozen en Yuehe Lin, faculteit in de School of Mechanical and Materials Engineering, het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Analytica Chimica Acta .

Mensen met diabetes controleren hun ziekte meestal met glucosemeters die constant met de vingers moeten worden geprikt. Continue glucosemonitoringsystemen zijn een alternatief, maar ze zijn niet kosteneffectief.

Onderzoekers hebben gewerkt aan de ontwikkeling van draagbare, flexibele elektronica die zich aan de huid van de patiënt kan aanpassen en de glucose in lichaamsvloeistoffen kan controleren, zoals in het zweet. Om dergelijke sensoren te bouwen, fabrikanten hebben traditionele productiestrategieën gebruikt, zoals fotolithografie of zeefdruk. Hoewel deze methoden werken, ze hebben verschillende nadelen, inclusief het gebruik van schadelijke chemicaliën en dure cleanroomverwerking. Ze creëren ook veel afval.

Met behulp van 3D-printen, het WSU-onderzoeksteam ontwikkelde een glucosemeter met een veel betere stabiliteit en gevoeligheid dan degene die met traditionele methoden zijn vervaardigd.

De onderzoekers gebruikten een methode genaamd direct-ink-writing (DIW), dat houdt in dat er "inkten" uit spuitmondjes worden geprint om ingewikkelde en precieze ontwerpen op kleine schaal te maken. De onderzoekers printten een materiaal op nanoschaal dat elektrisch geleidend is om flexibele elektroden te maken. De techniek van het WSU-team maakt een nauwkeurige toepassing van het materiaal mogelijk, wat resulteert in een uniform oppervlak en minder defecten, wat de gevoeligheid van de sensor verhoogt. De onderzoekers ontdekten dat hun 3D-geprinte sensoren het beter deden om glucosesignalen op te pikken dan de traditioneel geproduceerde elektroden.

Omdat het gebruik maakt van 3D-printen, hun systeem is ook meer aanpasbaar voor de verscheidenheid van de biologie van mensen.

"Met 3D-printen kunnen biosensoren worden gemaakt die specifiek zijn afgestemd op individuele patiënten", aldus Gozen.

Omdat het 3D-printen alleen de benodigde hoeveelheid materiaal gebruikt, er is ook minder afval in het proces dan traditionele productiemethoden.

"Dit kan mogelijk de kosten verlagen, ' zei Gozen.

Voor grootschalig gebruik, de geprinte biosensoren zullen moeten worden geïntegreerd met elektronische componenten op een draagbaar platform. Maar, fabrikanten zouden dezelfde 3D-printersproeiers kunnen gebruiken die worden gebruikt voor het printen van de sensoren om elektronica en andere componenten van een draagbaar medisch apparaat af te drukken, helpen om productieprocessen te consolideren en de kosten nog meer te verlagen, hij voegde toe.

"Onze 3D-geprinte glucosesensor zal worden gebruikt als draagbare sensor voor het vervangen van pijnlijke vingerprikken. Aangezien dit een niet-invasieve, naaldloze techniek voor glucosemonitoring, het zal gemakkelijker zijn voor kinderen om glucose te controleren, " zei Lin.

Het team werkt nu aan de integratie van de sensoren in een verpakt systeem dat kan worden gebruikt als een draagbaar apparaat voor langdurige glucosemonitoring.