Пенистый графен лег в основу нового метода измерения содержания глюкозы в крови

Диабет — распространенная хроническая болезнь, при которой в организме нарушается усвоение глюкозы. По состоянию на 2016 год в мире число взрослых, живущих с диабетом, достигло отметки в 422 миллиона человек. Болезнь развивается либо из-за недостаточной выработки инсулина (гормона, контролирующего уровень глюкозы в крови), либо из-за невозможности его эффективного использования. В результате, если не контролировать диабет, со временем могут возникнуть серьезные осложнения, отражающиеся на нервной системе, кровеносных сосудах и других органах и тканях организма.

В связи с этим пациенты, у которых диагностировали диабет, должны на протяжении всей жизни по нескольку раз в день отслеживать уровень глюкозы в крови при помощи специальных приборов.

Работа многих современных сенсоров глюкозы основана на взаимодействии специального фермента с молекулой глюкозы, при котором возникает электрический ток, регистрируемый прибором. Однако исследователи из Университета Бата (Великобритания) в сотрудничестве с компанией Integrated Graphene разработали новый химический датчик на основе вспененного графена. Такой метод измерения позволяет определять концентрацию глюкозы в более широком диапазоне по сравнению с биосенсорами, что может быть полезным, например, при мониторинге содержания глюкозы в крови новорожденных. Это стало возможно благодаря наличию графеновой пены, обеспечивающей большую площадь поверхности сенсора. Кроме того, по сравнению с биосенсорами новый химический сенсор более надежен и менее подвержен воздействию высоких температур и изменений pH, поэтому и срок хранения такого датчика будет дольше.

Устроен новый датчик следующим образом: молекулы бороновой кислоты связываются с подложкой из вспененного графена, после чего сверху наносится слой электроактивного полимера, который связывается с бороновой кислотой. Теперь, если полученный сенсор поместить в среду с глюкозой, она будет вытеснять полимер и связываться с бороновой кислотой. Этот процесс можно фиксировать, измеряя вырабатываемый электрический ток и определяя тем самым концентрацию глюкозы.

«Мы надеемся, что в будущем сможем задействовать наш метод определения уровня глюкозы при разработке новых технологий, таких как носимые или имплантируемые системы мониторинга уровня глюкозы, аналогичные используемым в датчике Eversense, — отметил Саймон Уикли, первый автор статьи и разработчик датчика в рамках кандидатской диссертации по химии. — Интересно, что этот же метод обнаружения может применяться к широкому кругу других целей, таких как молочная кислота. Это связано с универсальной природой рецептора бороновой кислоты и дает нам общую стратегию для различных вариантов применения сенсора».

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Analyst.