一種基于介孔微針離子泳的集成可穿戴診療一體化系統(tǒng)

近日，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院、光電材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝曦課題組研發(fā)了一種基于介孔微針離子泳的集成可穿戴診療一體化系統(tǒng)，應(yīng)用于糖尿病的原位監(jiān)測(cè)和治療。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Science，論文題目為“A Fully Integrated Closed-loop System based on Mesoporous Microneedles-Iontophoresis for Diabetes Treatment”，博士生李湘凌、黃新?tīng)q為共同第一作者，謝曦教授為通訊作者。

糖尿病是一種危害人體健康的常見(jiàn)型代謝性疾病。如果不對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與及時(shí)治療，將導(dǎo)致各種組織，器官的損害、功能障礙，嚴(yán)重威脅患者的健康。常規(guī)的血糖檢測(cè)要求糖尿病人每天通過(guò)指尖采血多次，并根據(jù)所測(cè)到的血糖值注射適量胰島素調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖。這種方式給病人帶來(lái)許多不便與痛苦，而且只能采集到零散的血糖值。長(zhǎng)針頭植入式血糖電極以及胰島素注射容易對(duì)皮膚組織造成創(chuàng)傷，引起炎癥、排異反應(yīng)、感染等潛等隱患。因此，開(kāi)發(fā)出能同時(shí)監(jiān)測(cè)血糖并智能治療糖尿病的閉環(huán)系統(tǒng)具有臨床迫切性。

無(wú)創(chuàng)式可穿戴設(shè)備由于無(wú)法直接接觸到體內(nèi)組織液或血液，對(duì)于血糖監(jiān)測(cè)尚且無(wú)法達(dá)到臨床認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。近些年來(lái)，由于微針陣列技術(shù)具有無(wú)痛、微創(chuàng)以及生物安全的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生物傳感或經(jīng)皮給藥；但基于微針陣列的血糖診療一體化集成電子器件尚未實(shí)現(xiàn)。

基于介孔微針離子泳血糖診療一體化系統(tǒng)的示意圖與樣機(jī)圖

謝曦教授課題組研發(fā)的一種基于介孔微針離子泳的集成可穿戴診療一體化系統(tǒng)，主要包括：1）介孔微針?lè)聪螂x子電滲葡萄糖傳感器；2）具有控制功能的柔性印刷電路板；3）微針離子泳胰島素遞送模塊。本工作實(shí)現(xiàn)了“介孔微針穿刺皮膚，原位檢測(cè)血糖，離子泳促滲胰島素經(jīng)皮擴(kuò)散”的糖尿病閉環(huán)治療。通過(guò)將微針陣列與可穿戴電子設(shè)備的結(jié)合，更能推動(dòng)糖尿病治療閉環(huán)系統(tǒng)面向輕便化、自動(dòng)化和智能化的發(fā)展。此外，微針陣列與離子電滲療的結(jié)合能增強(qiáng)葡萄糖的提取效果與胰島素的輸送效率，與電子系統(tǒng)的集成能夠?qū)崿F(xiàn)藥物的可控釋放。整個(gè)系統(tǒng)具備安全靈敏的連續(xù)性血糖監(jiān)測(cè)，可控的給藥方式以及有效的治療效果，為糖尿病患者提供了一種新型的診療方案。此外，該系統(tǒng)具有擴(kuò)展到其他各種慢性疾病、推動(dòng)新一代的個(gè)性化醫(yī)學(xué)治療的潛力。

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