Новости химической науки > Сенсор глюкозы в контактных линзах будет питаться слезами

Возможно, что однажды пациенты, страдающие от диабета, смогут определить уровень глюкозы в крови не за счет регулярных болезненных уколов, а с помощью бионических контактных линз. Исследователи разработали новый топливный элемент, который работает за счет слезной жидкости.

Возможно, что этот топливный элемент со временем сможет обеспечивать питание вмонтированным в контактные линзы сенсорам глюкозы [1].

Мысль о том, что можно использовать контактные линзы для мониторинга состояния здоровья диабетика, не так уж и нова – разработка устройств подобного рода проводится последнее десятилетие. Электрический сенсор глюкозы в контактной линзе может находиться в непосредственном контакте со слезной жидкостью, может анализировать ее состав и отображать результаты этого анализа на интегрированном в линзу дисплее, такая информация может быть легко считана носителем линзы. Однако такой сенсор должен иметь источник питания, и, до недавнего времени, отсутствие такого источника питания и было главной проблемой на пути к созданию сенсоров подобного рода.

Топливный элемент генерирует энергию за счет слез, не меняя при этом содержание глюкозы в слезной жидкости. (Рисунок из Anal. Chem, 2013, DOI: 10.1021/ac4006793)

Международная группа под руководством работающего в Университете Малмо (Швеция) Сергей Шлеева (Sergey Shleev), возможно, решила эту сложную задачу, создав биотопливный энергетический элемент, который вырабатывает энергию за счет конверсии аскорбата и кислорода, присутствующего в слезной жидкости. В топливном элементе используется два органических катализатора, которые промотируют анодное окисление аскорбата и фермент билирубиноксидаза, который восстанавливает кислород на катоде. С помощью образцоы слез человека исследователи показали, что такой топливный элемент может использовать слезы для выработки энергии, при этом содержание глюкозы в слезах не меняется.

Выход энергии нового источника питания весьма и весьма скромен – в соответствии с теоретическими оценками для настоящей контактной линзы, выполненными на основании концентрации аскорбат-иона в слезной жидкости, составляет всего 22.1 микроватт. Однако исследователи отмечают, что такой выходной мощности будет достаточно для питания крошечного сенсора, в особенности – если площадь электродов будет увеличена за счет использования обеих сторон контактной линзы.

Тем не менее, Крис Геддес (Chris Geddes), директор Института Флуоресценции в Балтиморе отмечает, что новая технология едва ли сможет найти масштабное применение для контроля уровня глюкозы. Некоторое время назад Геддес успешно разработал флуоресцентные сенсоры на глюкозу, интегрированные в контактные линзы [2], однако когда дело дошло до коммерциализации изобретения, компании проявили к нему лишь ограниченный интерес. Он отмечает, что пока практически невозможно состязаться в ценовой эффективности со стандартными глюкометрами, для работы которых берется капелька крови – большая часть пациентов в настоящее время не готова покупать дорогие одноразовые контактные линзы.

Тем не менее, добавляет Геддес – идея электрохимического источника питания, интегрированного в контактную линзу, вызывает у него восхищение, и он надеется, что со временем носимая электроника сможет занять достойную нишу в медицине – и не обязательно для мониторинга состояния больных диабетом.

Источники: [1] Anal. Chem, 2013, DOI: 10.1021/ac4006793; [2] Analyst, 2004 (DOI: 10.1039/b314463c)

метки статьи: #аналитическая химия, #биомедицинские микроприборы, #биохимия, #бытовая химия, #медицинская химия