A pesar de la investigación revolucionaria sobre la diabetes durante el siglo pasado, las personas con diabetes todavía necesitan depender de la obtención de muestras de sangre para controlar sus niveles de azúcar. El control diario de la glucosa mediante el seguimiento de los niveles de azúcar en sangre es esencial para controlar la diabetes tipo 1 y 2, sin embargo, el método actual, el pinchazo en el dedo, es invasivo y puede resultar engorroso con la frecuencia con la que se debe realizar.

Desde 2014, La monitorización instantánea de glucosa se introdujo por primera vez en Europa y este método utiliza una pequeña sensor resistente al agua aplicado en la parte posterior de la parte superior del brazo. En comparación con el monitor de pinchazos en los dedos, este enfoque es más conveniente, pero estos sensores tienen problemas de precisión conocidos y algunos podrían fallar por completo.

En la búsqueda de eliminar la monitorización invasiva de la glucosa para las personas con diabetes, investigación dirigida por Wenyu Gao, un doctorado estudiante del Departamento de Química de la Universidad de Waterloo, explora el uso de saliva en lugar de sangre para controlar los niveles de glucosa.

Trabajando en el laboratorio de investigación del profesor Kam Tong Leung, Gao desarrolló un sensor prototipo que usa nanomateriales para probar el nivel de azúcar en muestras de saliva. Aunque la saliva contiene varios componentes que deben separarse antes de la prueba, la precisión del sensor a base de saliva es superior al 95% en comparación con el resultado del sistema comercial de control de glucosa en sangre.

El sensor de saliva prototipo de Gao utiliza nanomateriales de cobre que están anclados en una tira de base hecha de lámina de grafeno. El grafeno es un material de carbono económico que generalmente no reacciona con otros compuestos. "Las tiras de grafeno son delgadas y flexibles como el papel, para que pueda depositar los materiales en la parte superior y aún así sea flexible, ", dice Gao." Es un sustrato prometedor en biosensores ".

Los nanomateriales de cobre anclados al grafeno están presentes en tres capas, en una estructura de núcleo-capa de Cu, Cu2O, y CuO. En este sensor de saliva, la glucosa reacciona con la capa de Cu2O cambiando el número de electrones en el átomo de cobre. Esto cambia la corriente eléctrica proporcionalmente a la cantidad de glucosa presente, que luego se puede medir como un nivel de azúcar en sangre.

Además de aliviar el dolor asociado con los productos comerciales para la obtención de muestras de sangre, Hay otra ventaja de desarrollar opciones utilizando nanomateriales. "En la actualidad, los productos comerciales se basan en enzimas como la glucosa oxidasas, lo que limita la vida útil de estos productos a solo unos meses, "dice Gao." Las enzimas son catalizadores biológicos que se ven fácilmente afectados por el entorno cambiante, provocando que pierdan su actividad. Queremos cambiar estos productos por nanomateriales, que puede durar más ".

El equipo de investigación comparó su sensor de glucosa en saliva con otros sensores de glucosa enzimáticos y no enzimáticos actualmente disponibles. Descubrieron que su sensor no enzimático tiene un rango más amplio de niveles de glucosa que puede detectar y una mayor sensibilidad. lo que significa que es capaz de detectar cantidades más pequeñas de glucosa de forma más eficaz.

En la comunidad científica, el progreso a menudo depende de la colaboración y las asociaciones, y este proyecto no es diferente. Como estudiante de maestría, Gao estudió biosensores en la Universidad Jiaotong de Beijing. Se sintió atraída por estudiar su doctorado. con el profesor Leung en la Universidad de Waterloo a través de asociaciones existentes entre las dos escuelas, interés en experimentar otra cultura y trabajar con nuevos equipos científicos. Aquí, conoció a Xiaojing Zhou, un profesor invitado de la Universidad de Newcastle, Australia, quien propuso usar una tira de grafeno como sustrato base.

"Gran parte del trabajo interesante, incluidos los sensores basados ​​en saliva de Wenyu, dependen de la química fundamental que ocurre en la superficie, ", dice el profesor Leung." Los materiales bidimensionales como el grafeno son nuevos materiales de nanotecnología prometedores que se aprovechan de esto ".

Si bien los resultados de esta investigación son prometedores, es probable que aún falten varios años para el potencial de comercialización. Hay algunos desafíos que deben resolverse en el método. Por ejemplo, la reacción debe llevarse a cabo en una solución de pH alto para garantizar que el nanomaterial de cobre se pueda oxidar. Dado que la saliva tiene un pH aproximadamente neutro, no se puede probar directamente y primero debe agregarse a una base como el hidróxido de sodio. También, Además de la glucosa, hay otros compuestos en la saliva de los que es necesario separar la glucosa antes de que la reacción se pueda realizar con precisión. Sin embargo, Gao sigue siendo optimista sobre el futuro de este enfoque.

"Todavía tenemos un largo camino por recorrer, pero creo que en el futuro todavía podemos resolver estos problemas paso a paso ".