医疗和牙科

3D打印“e环”为糖尿病患者提供无痛监测

科学家从雅典国立和卡普德拉斯大学3D打印出一种新设备,可以让糖尿病患者仅用汗液和一部标准智能手机就能监测自己的血糖水平。

利用一个Flashforge Creator Pro 3D打印机和导电灯丝,该团队能够制造一个电化学环(或“e环”),具有三个塑料电极。一旦连接到一个微型电路板上,这些传感器被证明能够使用生物标记物来精确跟踪佩戴者的血糖水平,为他们提供了一种侵入性更小的自我检测方法,可以替代常规血糖仪所见的针头。

研究人员的3D打印“e环”(如图)可以连接到标准的安卓智能手机上。照片通过分析化学杂志。

设计一种不那么痛苦的血糖仪

据估计,美国有3400万糖尿病患者,血糖监测是他们日常生活的一部分,大多数人使用酶生物传感器来跟踪他们的血糖水平。然而,尽管这些设备在家里使用准确方便,但它们往往需要使用痛苦的针头取样,这可能会阻碍频繁的测试。

对于敏感的患者来说,这种影响可能是致命的,因为不频繁的检测可能会使他们的血糖水平失控。为了避免这种情况,近年来人们开发了一些侵入性较低的电极负载可穿戴设备,但由于生产成本高,大多数人无法使用这些设备。

另外,许多现有设备继续依赖于测量患者酶水平,但这些装置依赖于诸如温度和pH的因素,其在最终使用情况下不受控制。另一方面,汗水包括许多没有条件依赖性和表明人类健康的生物标志物,因此该团队选择使用汗水作为其新型血液仪的基础。

科学家们使用tpu和载碳PLA的组合3D打印出了e环。图像通过分析化学杂志。

3D打印“e环”监视器

科学家们使用商用双挤压3D打印机和TPU制造了他们的可穿戴设备,目的是使它们尽可能方便和灵活。虽然他们最终制作了四种不同的原型,但每一种都有相同的基本布局:一个绿色的圆柱形结构,内部有三个碳基电极。

一旦打印出来,研究人员就用黄金电镀他们的传感器,使他们能够通过电路板连接到一个三星J5智能手机,用于显示葡萄糖读数。为了测试他们的设备,研究小组把他们暴露在含糖的“人工汗液”中,发现含金量越高,读数的准确性就越高。

在随后的评估中,一名志愿者在用餐前、用餐中和用餐后都佩戴了e型戒指,仪器检测出刚吃完东西时血糖水平显著升高。大约两小时后,传感器检测到受试者的葡萄糖水平回落到正常水平,证明了它在将汗液中的生物标记物转化为读数方面的有效性。

尽管与标准血糖仪的读数相比,e型环显示的偏差较小,但希腊团队坚持认为,这些偏差可以通过进一步的研发加以纠正。事实上,科学家们对他们设备的精确度非常有信心,他们相信他们的研究为室内3D打印血糖仪铺平了道路,无论是在实验室环境还是最终使用场景,如医院。

可穿戴添加剂的进步

近年来,3D打印可穿戴电子产品已成为研究热点,其中一些项目已研制出具有独特生物监测功能的设备。

一个以克拉克森大学例如,已创建紫外线敏感3D打印生物传感器当受到不同程度的辐射时,它们会改变颜色。这种设备的设计是为那些生活在较温暖气候下的人设计的,当他们可能过度暴露在阳光下时,可以告知他们。

的研究人员韩国成均馆大学还编造个性化健康监测的生物传感器应用程序。借用市售的打印头和糖加长的脚手架,该团队能够创建可访问的设备,证明能够检测某些体应变信号的变化。

在其他地方,来自明尼苏达大学展示了一种新颖的方法3D打印微型可穿戴传感器。使用定制的Aerotech通过3D打印机,该团队能够创造出独特的导电多层材料,最终可以直接打印到志愿者的皮肤上。

研究人员的研究结果详细发表在他们题为《智能手机可寻址的3d打印电化学环用于非酶自我监测人体汗液中的葡萄糖这项研究是由Vassiliki Katseli、Anastasios Economou和Christos Kokkinos共同撰写的。

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这张图片展示了科学家们正在测试的3D打印e-ring血糖监测器。照片通过分析化学杂志。