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电子与信息工程学院谢曦教授课题组在微针阵列可穿戴设备领域取得新进展


稿件来源:电子与信息工程学院 | 编辑:谈荣钰、王冬梅 | 发布日期:2021-06-08 | 阅读次数:


       近日,我校电子与信息工程学院、光电材料与技术国家重点实验室谢曦课题组研发了一种基于介孔微针离子泳的集成可穿戴诊疗一体化系统,应用于糖尿病的原位监测和治疗。相关研究成果发表在Advanced Science,论文题目为“A Fully Integrated Closed-loop System based on Mesoporous Microneedles-Iontophoresis for Diabetes Treatment”,我校博士生李湘凌、黄新烁为共同第一作者,谢曦教授为通讯作者。

       糖尿病是一种危害人体健康的常见型代谢性疾病。如果不对其进行有效监测与及时治疗,将导致各种组织,器官的损害、功能障碍,严重威胁患者的健康。常规的血糖检测要求糖尿病人每天通过指尖采血多次,并根据所测到的血糖值注射适量胰岛素调节体内血糖。这种方式给病人带来许多不便与痛苦,而且只能采集到零散的血糖值。长针头植入式血糖电极以及胰岛素注射容易对皮肤组织造成创伤,引起炎症、排异反应、感染等潜等隐患。因此,开发出能同时监测血糖并智能治疗糖尿病的闭环系统具有临床迫切性。

       无创式可穿戴设备由于无法直接接触到体内组织液或血液,对于血糖监测尚且无法达到临床认可的标准。近些年来,由于微针阵列技术具有无痛、微创以及生物安全的优点,被广泛应用于生物传感或经皮给药;但基于微针阵列的血糖诊疗一体化集成电子器件尚未实现。

 

基于介孔微针离子泳血糖诊疗一体化系统的示意图与样机图

 

       谢曦教授课题组研发的一种基于介孔微针离子泳的集成可穿戴诊疗一体化系统,主要包括:1)介孔微针反向离子电渗葡萄糖传感器;2)具有控制功能的柔性印刷电路板;3)微针离子泳胰岛素递送模块。本工作实现了“介孔微针穿刺皮肤,原位检测血糖,离子泳促渗胰岛素经皮扩散”的糖尿病闭环治疗。通过将微针阵列与可穿戴电子设备的结合,更能推动糖尿病治疗闭环系统面向轻便化、自动化和智能化的发展。此外,微针阵列与离子电渗疗的结合能增强葡萄糖的提取效果与胰岛素的输送效率,与电子系统的集成能够实现药物的可控释放。整个系统具备安全灵敏的连续性血糖监测,可控的给药方式以及有效的治疗效果,为糖尿病患者提供了一种新型的诊疗方案。此外,该系统具有扩展到其他各种慢性疾病、推动新一代的个性化医学治疗的潜力。

 

       论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202100827

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