Trang chủ Sống bằng sáng tạo Hi-tech - Sản phẩm Thiết bị đo đường huyết qua mồ hôi đầu tiên trên thế...

Thiết bị đo đường huyết qua mồ hôi đầu tiên trên thế giới

Các nhà nghiên cứu Đại học bang Pennsylvania (Mỹ) đã phát triển một thiết bị theo dõi đường huyết thông qua mồ hôi. Đây được xem là thiết bị theo dõi đường huyết không xâm lấn, đeo được đầu tiên trên thế giới.

Một máy đo đường huyết thông thường trên thị trường.

Phát hiện nồng độ glucose thấp trong mồ hôi

Hiện tại, thiết bị theo dõi đường huyết không xâm lấn không có bán trên thị trường ở Mỹ, do vậy, những người mắc bệnh tiểu đường phải lấy mẫu máu hoặc sử dụng cảm biến được gắn dưới da để đo lượng đường trong máu của họ. Nhờ vào thiết bị mới trên, việc theo dõi đường huyết không xâm lấn có thể trở thành tiêu chuẩn.

Trưởng nhóm nghiên cứu là Giáo sư Huanyu Larry Cheng, Khoa Khoa học Kỹ thuật và Cơ học của Đại học bang Pennsylvania. Họ đã công bố chi tiết về thiết bị cảm biến không xâm lấn, chi phí thấp và có thể phát hiện glucose trong mồ hôi bằng các cảm biến và điện tử sinh học.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thiết bị này bằng graphene cảm ứng laser (LIG – Laser induced graphene). Đây là một vật liệu bao gồm các lớp carbon dày nguyên tử có nhiều hình dạng khác nhau. Với độ dẫn điện cao và thời gian chế tạo trong vòng vài giây, LIG dường như là một khung lý tưởng cho thiết bị cảm biến.

Tuy nhiên, Giáo sư Cheng cho rằng có một thách thức ở đây là LIG hoàn toàn không nhạy cảm với glucose, vì vậy cần đặt một vật liệu nhạy cảm với glucose vào LIG.

Theo ông Cheng, nhóm nghiên cứu đã chọn niken vì nó có tính nhạy cảm mạnh mẽ với glucose, đồng thời kết hợp nó với vàng để giảm nguy cơ dị ứng có thể xảy ra. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng, LIG được trang bị hợp kim niken – vàng sẽ có thể phát hiện nồng độ glucose thấp trong mồ hôi trên bề mặt da.

Vật liệu có độ nhạy với glucose là một ưu tiên. Mồ hôi thể hiện nồng độ glucose thấp đáng kể so với máu. Nhưng theo Giáo sư Cheng, có mối tương quan chặt chẽ giữa mồ hôi và máu.

Mặc dù, nồng độ glucose trong mồ hôi thấp hơn khoảng 100 lần so với nồng độ trong máu nhưng thiết bị của nhóm nghiên cứu đủ nhạy để đo chính xác lượng glucose trong mồ hôi và phản ánh nồng độ này trong máu.

Độ nhạy của hợp kim niken – vàng cho phép nhóm của Giáo sư Cheng loại trừ các enzym thường được dùng để đo lượng đường trong các thiết bị thương mại có tính xâm lấn hơn. Tuy nhiên, những enzym này có thể bị phân hủy nhanh chóng theo thời gian và sự thay đổi của nhiệt độ.

Giáo sư Cheng cho biết, một cảm biến enzym phải được giữ ở nhiệt độ và độ pH nhất định, nó cũng không thể được lưu giữ trong thời gian dài. Trong khi đó, cảm biến glucose không có enzym có lợi thế về hiệu suất ổn định và độ nhạy glucose bất kể những thay đổi trên.

Cải tiến thiết bị để mở rộng ứng dụng


Thiết bị đo đường huyết không xâm lấn do các nhà nghiên cứu Đại học bang Pennsylvania tạo ra.

Tuy nhiên, cảm biến không dùng enzym lại yêu cầu có dung dịch kiềm nên dễ làm hỏng da và hạn chế khả năng đeo của thiết bị. Để hạn chế vấn đề này, Giáo sư Cheng và đồng sự đã gắn một buồng vi lỏng (microfluidic – một kỹ thuật liên quan đến kiểm soát dòng chất lỏng bên trong các kênh có thể tích nhỏ) vào hợp kim LIG.

Buồng này nhỏ hơn so với các cấu hình đã phát triển trước đây để tăng độ bền và xốp, cho phép thực hiện một loạt chuyển động như kéo căng hoặc nghiền nát. Nó được kết nối với bộ phận đưa mồ hôi vào dung dịch mà không để dung dịch tiếp xúc với da.

Dung dịch bazơ tương tác với các phân tử glucose để tạo ra hợp chất phản ứng với hợp kim niken – vàng. Phản ứng này kích hoạt một tín hiệu điện, cho biết nồng độ glucose trong mồ hôi.

Theo Giáo sư Cheng, với một buồng chứa dung dịch kiềm nhỏ như vậy, thiết bị có đủ linh hoạt để duy trì sự gắn kết an toàn với cơ thể người.

Trong một cuộc thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chất kết dính an toàn cho da để gắn thiết bị có thể tái sử dụng này vào cánh tay của một người trong 1 giờ và 3 giờ sau bữa ăn. Đối tượng thực hiện một bài tập luyện ngắn đủ để tiết mồ hôi trước mỗi lần đo lượng đường.

Vài phút sau khi thu mồ hôi, các nhà nghiên cứu nhận thấy nồng độ glucose được phát hiện đã giảm từ lần đo đầu tiên sang lần đo tiếp theo. Các phép đo đường huyết từ thiết bị trên sau đó được xác nhận lại bằng máy đo đường huyết bán trên thị trường.

Giáo sư Cheng và nhóm có kế hoạch cải tiến thiết bị trên để phục vụ các ứng dụng trong tương lai, bao gồm việc cải thiện cách bệnh nhân và bác sĩ có thể dùng cảm biến để đo đường huyết tăng lên hoặc theo dõi để xác định biện pháp điều trị, như sử dụng insulin.

Họ cũng có ý định tinh chỉnh và mở rộng nền tảng này để theo dõi các dấu ấn sinh học khác có thể được tìm thấy trong mồ hôi.

Các nhà nghiên cứu muốn làm việc với các bác sĩ và nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe khác để xem xét cách áp dụng công nghệ này để theo dõi bệnh nhân hàng ngày. Cảm biến glucose này đóng vai trò như một ví dụ điển hình cho thấy khả năng phát hiện các dấu ấn sinh học trong mồ hôi ở nồng độ cực thấp có thể được cải thiện – GS HUANYU CHENG.

Theo Giáo Dục &Thời Đại

CÁC TIN KHÁC

Xe chở hàng tự động gắn túi khí ngoài để bảo vệ người đi bộ

Công ty khởi nghiệp Nuro (Mỹ) vừa giới thiệu loại xe chở hàng tự động thế hệ thứ ba với điểm độc đáo là túi khí ngoài để dùng để đề phòng trường hợp va chạm với người đi bộ.

[Sáng tạo Việt] Máy tạo etylen làm chín trái cây

Thay vì phải sử dụng các loại chất thúc chín trái cây, nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM đã sáng chế thiết bị phản ứng xúc tác dehydrate tạo etylen.

‘Da điện tử’ cho phép trao đổi phản hồi xúc giác giữa người điều khiển với robot

Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại miếng dán da điện tử cho phép người điều khiển trao đổi các kích thích xúc giác hai chiều với robot.

Sản xuất hydro sạch từ năng lượng mặt trời

Trong cuộc chạy đua toàn cầu nhằm chống lại biến đổi khí hậu và giảm lượng khí thải carbon, hydro được coi là “đối thủ nặng ký” để thay thế nhiên liệu hóa thạch. Mới đây, các nhà khoa học đã phát triển ra cách làm cho hydro trở thành một loại nhiên liệu thay thế đáng tin cậy là sử dụng nhiều năng lượng và carbon.

Chiếc laptop đầu tiên trên thế giới với màn hình “đục lỗ” được trình làng

Chiếc laptop đầu tiên trên thế giới với màn hình "đục lỗ" để bố trí webcam ngay trong màn hình đã được ra mắt, với cấu hình mạnh và một mức giá khá "mềm".

Ngân hàng đầu tiên ở Việt Nam sử dụng thẻ thanh toán bằng nhựa tái chế

Ngân hàng TNHH MTV HSBC Việt Nam vừa cho ra mắt thẻ thanh toán bằng nhựa PVC tái chế (recycled Polyvinyl chloride – rPVC), thay vì nhựa PVC dùng một lần như thông thường.

Bài viết nổi bật

10 bức tranh nổi tiếng nhất thế giới

Trong số hàng triệu bức tranh được sáng tác và hiện diện trong các phòng trưng bày và bảo tàng trên khắp thế giới, chỉ một số ít có thể vượt qua thời gian và tạo nên lịch sử. Dưới đây là danh sách 10 bức tranh nổi tiếng nhất thế giới.

Choáng trước ngoại hình khổng lồ của mèo 12,5 kg

Con mèo cưng của một người phụ nữ đến từ Nga to lớn ngoại cỡ, nặng 12,5 kg và dài gần 1 mét.

Giới khoa học Australia khẳng định, có thể phát triển máy tính lượng tử hoạt động chính xác đến 99%

Các nhà nghiên cứu Australia cho biết họ đã chứng minh được rằng có thể phát triển "máy tính lượng tử vận hành gần như không mắc lỗi", mở ra hy vọng phát triển thiết bị sử dụng chip silicon tương thích với công nghệ chế tạo chất bán dẫn hiện nay.

Phát triển thành công lòng trắng trứng gà từ nấm

Các nhà khoa học Phần Lan đã thành công trong việc tạo ra ovalbumin - protein chính trong lòng trắng trứng từ một loại nấm.

Xe chở hàng tự động gắn túi khí ngoài để bảo vệ người đi bộ

Công ty khởi nghiệp Nuro (Mỹ) vừa giới thiệu loại xe chở hàng tự động thế hệ thứ ba với điểm độc đáo là túi khí ngoài để dùng để đề phòng trường hợp va chạm với người đi bộ.

[Sáng tạo Việt] Máy tạo etylen làm chín trái cây

Thay vì phải sử dụng các loại chất thúc chín trái cây, nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM đã sáng chế thiết bị phản ứng xúc tác dehydrate tạo etylen.

Bài viết mới nhất

10 bức tranh nổi tiếng nhất thế giới

Trong số hàng triệu bức tranh được sáng tác và hiện diện trong các phòng trưng bày và bảo tàng trên khắp thế giới, chỉ một số ít có thể vượt qua thời gian và tạo nên lịch sử. Dưới đây là danh sách 10 bức tranh nổi tiếng nhất thế giới.

Choáng trước ngoại hình khổng lồ của mèo 12,5 kg

Con mèo cưng của một người phụ nữ đến từ Nga to lớn ngoại cỡ, nặng 12,5 kg và dài gần 1 mét.

Giới khoa học Australia khẳng định, có thể phát triển máy tính lượng tử hoạt động chính xác đến 99%

Các nhà nghiên cứu Australia cho biết họ đã chứng minh được rằng có thể phát triển "máy tính lượng tử vận hành gần như không mắc lỗi", mở ra hy vọng phát triển thiết bị sử dụng chip silicon tương thích với công nghệ chế tạo chất bán dẫn hiện nay.

Phát triển thành công lòng trắng trứng gà từ nấm

Các nhà khoa học Phần Lan đã thành công trong việc tạo ra ovalbumin - protein chính trong lòng trắng trứng từ một loại nấm.

Xe chở hàng tự động gắn túi khí ngoài để bảo vệ người đi bộ

Công ty khởi nghiệp Nuro (Mỹ) vừa giới thiệu loại xe chở hàng tự động thế hệ thứ ba với điểm độc đáo là túi khí ngoài để dùng để đề phòng trường hợp va chạm với người đi bộ.

[Sáng tạo Việt] Máy tạo etylen làm chín trái cây

Thay vì phải sử dụng các loại chất thúc chín trái cây, nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM đã sáng chế thiết bị phản ứng xúc tác dehydrate tạo etylen.