Figura 1. Imágenes esquemáticas y correspondientes de los dispositivos electroquímicos GP-híbridos y las microagujas de administración de fármacos con respuesta térmica. Crédito:IBS
Un equipo científico del Centro de Investigación de Nanopartículas del IBS ha creado un parche portátil basado en GP que permite un control preciso de la diabetes y una terapia de retroalimentación mediante el uso de sudor humano. Los investigadores mejoraron las capacidades de detección del dispositivo integrando materiales funcionales electroquímicamente activos y blandos en el híbrido de grafeno dopado con oro y una malla de oro en forma de serpentina. Las funciones de monitoreo de pH y temperatura del dispositivo permiten correcciones sistemáticas de las mediciones de glucosa en el sudor, ya que el sensor de glucosa basado en enzimas se ve afectado por el pH (niveles de acidez en sangre) y la temperatura.
Diabetes y regulación de los niveles de glucosa.
La insulina se produce en el páncreas y regula el uso de glucosa, mantener un equilibrio en los niveles de azúcar en sangre. La diabetes provoca un desequilibrio:cantidades insuficientes de insulina dan como resultado niveles altos de glucosa en sangre, conocida como hiperglucemia. La diabetes tipo 2 es la forma más común de diabetes sin cura conocida. Afecta a unos 3 millones de coreanos y la cifra aumenta debido a los patrones dietéticos y al envejecimiento de la sociedad. Los tratamientos actuales disponibles para los diabéticos son dolorosos, inconveniente y costoso; Se necesitan visitas periódicas a un médico y kits de pruebas en el hogar para registrar los niveles de glucosa. Los pacientes también tienen que inyectarse inyecciones de insulina incómodas para regular los niveles de glucosa. Existe una necesidad significativa de productos no invasivos, sin dolor, y monitorización sin estrés de importantes marcadores de diabetes mediante dispositivos portátiles multifuncionales. El dispositivo IBS facilita esto y, por lo tanto, reduce los ciclos largos y costosos de visitas a médicos y farmacias.
Componentes del dispositivo portátil basado en grafeno
Figura 2. Imagen óptica de la matriz de dispositivos electroquímicos híbridos GP en la piel humana Crédito:IBS
KIM Dae-Hyeong, un científico del Centro de Investigación de Nanopartículas, describe la amplia gama de componentes:"Nuestro dispositivo portátil basado en GP es capaz no solo de monitorear la glucosa y el pH basados en el sudor, sino también controlar la administración transcutánea de medicamentos a través de microagujas sensibles a la temperatura. Se utilizan mediciones precisas de las concentraciones de glucosa en el sudor para estimar los niveles de glucosa en la sangre de un paciente. El dispositivo conserva su sensibilidad original después de múltiples usos, permitiendo así múltiples tratamientos. La conexión del dispositivo a una fuente de alimentación portátil / inalámbrica y una unidad de transmisión de datos permite el tratamiento de la diabetes en el punto de atención ". El profesor continuó describiendo cómo funciona el dispositivo:"El parche se aplica a la piel donde comienza el monitoreo de glucosa basado en el sudor en la generación de sudor. El sensor de humedad monitorea el aumento de la humedad relativa (HR). La capa de absorción de sudor del parche demora un promedio de 15 minutos en recolectarse sudar y alcanzar una HR superior al 80%, momento en el que se inician las mediciones de glucosa y pH ".
Méritos del dispositivo y la administración del fármaco
El dispositivo muestra avances dramáticos sobre los métodos de tratamiento actuales al permitir tratamientos no invasivos. Durante la investigación del equipo, dos hombres sanos participaron en pruebas para demostrar la detección de glucosa basada en el sudor del dispositivo. Se registraron los niveles de glucosa y pH de ambos sujetos; un análisis estadístico confirmó la correlación confiable entre los datos de glucosa en el sudor del parche para la diabetes y los de las pruebas comerciales de glucosa. Si se detectan niveles anormalmente altos de glucosa, un fármaco se libera en el torrente sanguíneo de un paciente a través de microagujas cargadas con fármaco. El maleable, La apariencia semitransparente similar a la piel del dispositivo GP proporciona un contacto fácil y cómodo con la piel humana, permitiendo que los sensores no se vean afectados por ninguna deformación de la piel. Esto permite una detección estable y una administración eficaz del fármaco.
Figura 3. Demostración del sistema portátil de monitorización y terapia de la diabetes in vivo. Crédito:IBS
El equipo científico también demostró los efectos terapéuticos al experimentar en ratones diabéticos (db / db). El tratamiento comenzó aplicando el dispositivo cerca del abdomen del ratón db. Las microagujas perforaron la piel del ratón y liberaron metformina, un fármaco regulador de la insulina, en el torrente sanguíneo. El grupo tratado con microagujas mostró una supresión significativa de las concentraciones de glucosa en sangre con respecto a los grupos control. "Se pueden reemplazar fácilmente las microagujas usadas por otras nuevas. El tratamiento con metformina a través de la piel es más eficiente que a través del sistema digestivo porque el fármaco se introduce directamente en la circulación metabólica a través de la piel, ", comentó KIM Dae-Hyeong. Continuó:" Estos avances en el uso de nanomateriales y dispositivos brindan nuevas oportunidades para el tratamiento de enfermedades crónicas como la diabetes ".
