BITS利用3D 打印制造新型非侵入式便携设备，用于检测和监测糖尿病

2023年9月1日，南极熊获悉，来自印度海得拉巴比尔拉技术与科学研究所(BITS) 的研究人员推出了一种利用3D打印便携设备检测和监测糖尿病的新方法。

通过利用 3D 打印技术，研究人员制作了一种便携式设备，能够分析汗液样本中存在的葡萄糖和乳酸浓度。该研究得到了特伦甘纳邦科学技术委员会(TSCOST) 的支持，证明了汗液作为关键分析底物的天然潜力，特别是对于持续跟踪 1 型和 2 型患者的血糖水平糖尿病。

正如 Sanket Goel 教授所概述的，该设备的制作涉及 3D 打印、CO2激光技术和石墨烯电极的整合。此外，学生们还负责在开发过程中从内部提取石墨烯。Goel教授表示：“该系统的非侵入性特性消除了使用血液样本来测量血糖水平的需要。它也可以与血液一起工作，其创新之处在于它需要汗液样本来检测乳酸浓度。”

△研究人员利用机器学习来精准测定乳酸浓度。图片来自 BITS。

低成本且有效的替代方案

Goel教授强调了该设备识别乳酸水平的机制。他说该设备基于电化学发光（ECL）进行操作。该设备通过在引入汗液作为输入时发射电信号来发挥作用。随后，发生化学反应，产生光发射作为输出。通过测量光强度，可以确定乳酸的浓度。

此外，通过使用机器学习，研究人员能够确定对治疗至关重要的乳酸浓度。他们设计了一种连接到智能手机的便携式设备，通过应用程序显示代谢数据。据研究人员称，该设备正在开发为可穿戴版本，用于持续监控。他们计划与一家公司（目前匿名）合作，在6-9个月内推出该设备，每件产品的预期成本为300-400卢比（3.63-4.84美元）。

△比尔拉（Birla）技术与科学学院校园。 图片来自 BITS

3D打印增强糖尿病监测和治疗

英国斯塔福德郡大学的研究人员开发了一种经济高效的3D 打印鞋垫，具有集成传感功能，可预防糖尿病足溃疡。3D 打印鞋垫使用可调结构来检测行走时的压力点，帮助临床医生识别脆弱患者的溃疡早期迹象并避免截肢。这种基于 TPU 的灵活设计由连体六边形组成，可保护糖尿病患者的脚免受压力。随着时间的推移，微观结构的损伤不断累积，有助于绘制脆弱区域的地图。经过 2,000 次测试循环后，鞋垫经久耐用，压力阈值为 252 kPa。

△斯塔福德郡大学团队开发的传感器鞋垫、内部结构以及根据其测试性能绘制的图表。图片来自英国皇家学会开放科学杂志。

希腊国立卡波迪斯特里亚大学的研究人员开发了一种3D 打印设备，允许糖尿病患者仅使用汗水和标准智能手机来监测血糖水平。该团队使用Flashforge Creator Pro 3D 打印机和导电丝，制造了一个带有三个塑料电极的电化学环（或“e 环”）。一旦连接到微型电路板，传感器就会使用生物标记物准确跟踪血糖水平，与传统的血糖仪针相比，提供侵入性较小的自检选项。由于传统酶传感器的局限性，该方法转向基于汗液的生物标记物。连接到三星J5智能手机的镀金传感器在糖诱导的“人工汗液”测试后显示出精确的读数。这种方法有望成为易于使用、精确的内部 3D 打印血糖仪。

△研究人员的 3D 打印“电子环”（如图）可以连接到标准 Android 智能手机。照片来自《分析化学》杂志。