Диабет возникает, когда организм не в состоянии регулировать уровень глюкозы в крови. Повышенный уровень глюкозы может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям и другим недугам, поэтому людям с диабетом важно поддерживать уровень глюкозы в крови в умеренных пределах. Традиционный метод контроля уровня глюкозы в крови у людей с диабетом предполагает использование устройств, которые анализируют капельку крови, полученную путем прокалывания пальца несколько раз в день. Недавно имплантированные датчики позволили осуществлять непрерывный мониторинг уровня глюкозы без дискомфорта от уколов, но эти устройства могут быть менее точными при более низких уровнях глюкозы и не все одобрены для детей. Более удобной альтернативой могло бы быть тестирование слюны, поскольку слюна коррелирует с уровнем глюкозы в крови. Однако концентрация глюкозы в слюне намного ниже, чем в крови, что создает трудности для точного измерения без современного лабораторного оборудования.
Исследователи из Университета науки в Саудовской Аравии в настоящее время создали прототип датчика, способного измерять уровень глюкозы в слюне. Это новшество могло бы в конечном итоге предложить людям простой, быстрый и безболезненный способ контролировать свой диабет. Команда разработала удивительно чувствительный детектор глюкозы, построенный на тонкопленочном транзисторе. Эти компактные, легкие и энергоэффективные устройства можно было бы массово выпускать в качестве доступных одноразовых датчиков. Транзистор состоит из тонких слоев полупроводников, включая оксид индия и оксид цинка, а также фермента глюкозооксидазы сверху. Когда образец слюны прикладывается к датчику, фермент преобразует любую присутствующую глюкозу в D-глюконолактон и перекись водорода. Электрическое окисление перекиси водорода генерирует электроны, которые проникают в полупроводниковые слои, изменяя ток, протекающий через полупроводники. Это изменение отражает концентрацию глюкозы в образце.
Исследователи оценили свое устройство, используя образцы человеческой слюны с различным уровнем глюкозы, а также проанализировали слюну добровольцев натощак (поскольку уровень глюкозы в слюне может не совпадать с уровнем глюкозы в крови сразу после еды). Они обнаружили, что устройство точно измеряет широкий диапазон концентраций глюкозы менее чем за минуту. Важно отметить, что на датчик не оказывали влияния другие молекулы слюны, включая производные сахара, такие как фруктоза и сахароза. Хотя чувствительность устройства со временем снижалась, оно сохраняло хорошую производительность даже после двух недель хранения при комнатной температуре. В настоящее время команда работает над набором транзисторных датчиков, которые могли бы одновременно обнаруживать множество метаболитов в слюне.
«Простое в использовании неинвазивное устройство для измерения уровня глюкозы, использующее слюну в качестве среды, могло бы изменить жизнь миллионов пациентов по всему миру», — сказал член исследовательской группы Абхинав Шарма.
«Разработка портативных сенсорных матриц, которые могут быть интегрированы со смартфоном, является потенциальным направлением исследований в будущем», — добавил Томас Антопулос, возглавлявший исследовательскую группу.
