Een wetenschappelijk team van het Center for Nanoparticle Research bij IBS heeft een draagbare huisarts-gebaseerde patch gemaakt die nauwkeurige diabetesmonitoring en feedbacktherapie mogelijk maakt door menselijk zweet te gebruiken. De onderzoekers verbeterden de detectiemogelijkheden van het apparaat door elektrochemisch actieve en zachte functionele materialen te integreren op de hybride van met goud gedoteerd grafeen en een serpentijnvormig gouden gaas. De pH- en temperatuurbewakingsfuncties van het apparaat maken systematische correcties van zweetglucosemetingen mogelijk, aangezien de op enzymen gebaseerde glucosesensor wordt beïnvloed door pH (bloedzuurniveaus) en temperatuur.

Diabetes en het reguleren van de glucosespiegels

Insuline wordt geproduceerd in de alvleesklier en reguleert het gebruik van glucose, het handhaven van een evenwicht in de bloedsuikerspiegel. Diabetes veroorzaakt een onbalans:onvoldoende insuline leidt tot hoge bloedglucosewaarden, bekend als hyperglykemie. Type 2-diabetes is de meest voorkomende vorm van diabetes zonder bekende genezing. Het treft zo'n 3 miljoen Koreanen en het aantal neemt toe als gevolg van voedingspatronen en een vergrijzende samenleving. De huidige behandelingen die beschikbaar zijn voor diabetici zijn pijnlijk, onhandig en kostbaar; regelmatige bezoeken aan een arts en thuistestkits zijn nodig om de glucosespiegels te registreren. Patiënten moeten ook ongemakkelijke insuline-injecties injecteren om de glucosespiegels te reguleren. Er is een grote behoefte aan niet-invasieve, pijnloos, en stressvrije monitoring van belangrijke markers van diabetes met behulp van multifunctionele draagbare apparaten. Het IBS-apparaat faciliteert dit en vermindert daardoor de lange en dure cycli van bezoekende artsen en apotheken.

Onderdelen van het op grafeen gebaseerde draagbare apparaat

KIM Dae-Hyeong, een wetenschapper van het Center for Nanoparticle Research, beschrijft de uitgebreide reeks componenten:"Ons draagbare, op huisartsen gebaseerde apparaat is niet alleen in staat om glucose- en pH-monitoring op basis van zweet uit te voeren, maar ook om transcutane toediening van medicijnen te regelen via temperatuurgevoelige micronaalden. Nauwkeurige meting van glucoseconcentraties in zweet worden gebruikt om de niveaus te schatten van glucose in het bloed van een patiënt. Het apparaat behoudt zijn oorspronkelijke gevoeligheid na veelvuldig gebruik, waardoor meerdere behandelingen mogelijk zijn. De aansluiting van het apparaat op een draagbare/draadloze stroomvoorziening en datatransmissie-eenheid maakt de point-of-care-behandeling van diabetes mogelijk." De professor beschreef verder hoe het apparaat werkt, "De pleister wordt aangebracht op de huid waar de op zweet gebaseerde glucosemeting begint bij het genereren van zweet. De vochtigheidssensor bewaakt de toename van de relatieve vochtigheid (RH). Het duurt gemiddeld 15 minuten voordat de zweetopnamelaag van de pleister is verzameld zweten en een RV van meer dan 80% bereiken, waarna glucose- en pH-metingen worden gestart."

Verdiensten van het apparaat en de medicijntoediening

Het apparaat laat een enorme vooruitgang zien ten opzichte van de huidige behandelmethoden door niet-invasieve behandelingen mogelijk te maken. Tijdens het onderzoek van het team twee gezonde mannen namen deel aan tests om de op zweet gebaseerde glucosemeting van het apparaat aan te tonen. Glucose- en pH-waarden van beide proefpersonen werden geregistreerd; een statistische analyse bevestigde de betrouwbare correlatie tussen zweetglucosegegevens van de diabetespleister en die van commerciële glucosetests. Als abnormaal hoge glucosespiegels worden gedetecteerd, een medicijn wordt afgegeven aan de bloedbaan van een patiënt via met medicijnen beladen micronaalden. de kneedbare, semi-transparante huidachtige uitstraling van het GP-apparaat zorgt voor gemakkelijk en comfortabel contact met de menselijke huid, waardoor de sensoren onaangetast blijven door huidvervormingen. Dit maakt stabiele detectie en efficiënte medicijnafgifte mogelijk.

Het wetenschappelijke team toonde ook de therapeutische effecten aan door te experimenteren met diabetische (db/db) muizen. De behandeling begon door het apparaat in de buurt van de buik van de db-muis aan te brengen. Micronaalden doorboorden de huid van de muis en lieten Metformine vrij, een insuline regulerend medicijn, in de bloedbaan terechtkomen. De met micronaalden behandelde groep vertoonde een significante onderdrukking van de bloedglucoseconcentraties ten opzichte van controlegroepen. "Men kan de gebruikte micronaalden gemakkelijk vervangen door nieuwe. Behandeling met Metformine via de huid is efficiënter dan die via het spijsverteringsstelsel omdat het medicijn rechtstreeks via de huid in de metabole circulatie wordt gebracht, " merkte KIM Dae-Hyeong op. Hij vervolgde:"Deze vooruitgang met behulp van nanomaterialen en apparaten biedt nieuwe mogelijkheden voor de behandeling van chronische ziekten zoals diabetes."