Innovatieve pijnloze microneedel papier patch voor snelle glucosemonitoring

Patches lijken de rage te zijn deze dagen. Er zijn anticonceptiepleisters, nicotinepleisters, en transdermale medicamenteuze pleisters, om er maar een paar te noemen. Nu heeft een team onderzoekers van het Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, een patch van naalden verbonden met een papiersensor ontwikkeld voor het diagnosticeren van condities zoals prediabetes. Gelukkig vermenigvuldigt deze patch niet de pijn en ongemak van een enkele hypodermische naald. In feite zijn deze microneedels pijnloos en biologisch afbreekbaar.

Onderzoekers hebben geprobeerd een praktische manier te ontwikkelen om microneedels — kleine naalden minder dan 1 mm in lengte — te gebruiken voor routinematige doe-het-zelf medische monitoring. Microneedels zijn zo kort dat ze binnen de huid blijven en geen contact maken met zenuwen, wat betekent dat ze geen pijn veroorzaken. In plaats van bloed te onttrekken, trekken ze vocht in de huid op dat de meeste van de belangrijke biomarkers bevat waar bloedtests naar zoeken. Verschillende typen microneedels bestaan, maar tot nu toe heeft het maken van een praktisch apparaat dat het vocht snel analyseert onmogelijk geprobeerd. "We hebben dit probleem opgelost door een manier te ontwikkelen om porieuze microneedels te combineren met papier-gebaseerde sensoren," zei professor Beomjoon Kim. "Het resultaat is laagkost, disposable, en vereist geen additionele instrumenten."

Om de patch te maken, maakten de onderzoekers eerst de microneedels door een gesmolten mengsel van een biologisch afbreekbaar polymer en zout in de kegelvormige caviteiten van een micro-mold te gieten terwijl warmte werd toegepast. Vervolgens keerden ze de mold en naalden omgekeerd en plaatsten ze ze bovenop een stuk papier, deze keer hoge druk van boven toepassend. De hoge druk dwong het mengsel in de poriën van het papier, wat de hechting bevestigde en vocht dat door de naalden getrokken werd moeiteloos in het papier liet vloeien. Na verwijdering uit de mold, werden de naalden afgekoeld in een oplossing die al het zout opsuigde, wat duizenden gaten, of poriën, achterliet, wat het vocht doorstroomt op weg naar het papier. De zoutconcentratie was een sleutelfactor die geoptimaliseerd moest worden, dus ze testten verschillende concentraties zout om te bepalen hoe porieus de microneedels moesten zijn. Om de patch af te maken, gebruikten ze dubbelzijdig tape om een papier glucosesensor op het papierbasis van de naaldenarray te bevestigen.

Het team testte de patch op een agarosegel waarin glucose was opgelost. Vocht uit het gel vloede van de gel in de porieuze microneedels, en van daar in het papier en de sensorlaag. De glucoseconcentratie werd nauwkeurig vastgelegd als kleurveranderingen in het papier.

De patches zijn disposable, biologisch afbreekbaar, en het gebruik ervan vereist geen medische expertise of training. Ze zijn ook biocompatibel, wat betekent dat er geen probleem is als er nog wel in de huid blijven wanneer de patch verwijderd wordt.

Volgens de onderzoekers is prediabetestesten slechts één toepassing van de technologie. De papier-gebaseerde sensor kan variëren afhankelijk van de biomarker die u wilt monitoren. Na dit succes is de volgende stap om de praktijkbaarheid van het apparaat met menselijke deelnemers te testen en configuraties te ontwikkelen voor het monitoren van andere stoffen, en omgekeerd, het bepalen van de aanwezigheid van andere condities.