Sykursýki er algengur langvinnur sjúkdómur með verulegri áhættu. Núverandi FDA-samþykkt samfellt glúkósavöktunartækni (CGM) með ígræðanlegum rafskautum er viðkvæmt fyrir aukaverkunum eins og sársauka og sýkingu vegna langra rafskautanna. Örnálartæki, með nálar á bilinu frá örfáum hundruðum míkrómetrum upp í nokkra millimetra að lengd, geta farið í gegnum hornlag án þess að snerta æðar eða taugar, sem býður upp á þá kosti að vera sársaukalaus og lágmarks ífarandi. Þeir geta einnig notað fylki til að greina mörg greiniefni, veita beinar og nákvæmari upplýsingar um lífefnafræði millivefsvökva en ó-ífarandi tækni.
Klínískar rannsóknir hafa sýnt að eftirlit með mörgum lífefnafræðilegum merkjum skiptir sköpum til að meta sykursýki. Truflanir á jafnvægi glúkósa geta haft áhrif á styrk blóðsalta og sýru-basajafnvægi. Efnaskiptamerki eins og þvagsýra og kólesteról eru einnig nátengd sykursýki og fylgikvilla hennar. Til dæmis getur hækkað þvagsýrumagn aukið hættuna á nýrnakvilla af völdum sykursýki eða sykursýki af tegund 2. Vöktunartækni sem ekki er-ífarandi er háð truflunum frá umhverfisþáttum og á erfitt með að endurspegla raunverulegan styrk greiningarefna í vökva eða blóði undir húð. Lágmarks ífarandi skynjarar standa frammi fyrir áskorunum eins og erfiðri vinnslu, erfiðleikum við vöktun í flóknu umhverfi, óstöðug- langtíma eftirlitsmerki og áhættu sem tengist hefðbundnum kvörðunaraðferðum.
Í þessu skyni þróaði rannsóknarteymið sjálf-kvarðandi multiplexed microneedle rafskautafylki (SC-MMNEA), sem getur fylgst með níu líffræðilegum greiningarefnum, þar á meðal glúkósa og kólesteróli, í rauntíma og á staðnum. Innblásið af nálinni-eins og gaddum og mörgum bragðlaukum kattatungunnar, samanstendur kerfið af fjöl-greiningu örnála fylkisskynjara, sjálf-kvörðunareiningu og rafrásareiningu. Hver örnál er miðuð við tiltekið greiniefni og hægt er að hanna fjölda og virkni örnálanna á sveigjanlegan hátt, sem gerir kleift að sérsníða prófun.
SC-MMNEA býður upp á umtalsverða kosti: Í fyrsta lagi er það minna ífarandi og sársaukalaust en hefðbundnar ígræddar prófunaraðferðir; í öðru lagi, það notar fjölda stakra örnála, forðast víxlmælingu sem stafar af beinni efnafræðilegri breytingu; í þriðja lagi er hægt að sameina örnálarnar á sveigjanlegan hátt til að mæta þörfum fyrir margar-færibreytur; í fjórða lagi getur það valið greint mörg greiniefni í millivefsvökva á staðnum; og í fimmta lagi, sjálf-kvörðunareining þess útilokar þörfina fyrir ífarandi blóðsýni, sem tekur á kvörðunaráskorunum hefðbundinna CGMs.
Til að auka afköst eru örnálarnar fyrst breyttar með kolefnis nanórörum (CNT) og síðan húðaðar með pólý(3,4-etýlendíoxýþíófen):pólýstýrensúlfónati (PEDOT:PSS) til að mynda nanósamsett efni, sem síðan er breytt í ýmsar virka rafskaut. Umbrotsefni og hvarfgjörn súrefnistegundir eru greindar með því að nota ensím rafskaut sem nota amperómetry, en jónir eru greindar með jónasértækri himnu. Við in vitro prófun er þéttihimna notuð til að líkja eftir hornlagi húðarinnar og míkrónálar fara í gegnum himnuna til að greina styrk greiniefna.
Sjálf-kvörðunareiningin sprautar staðlaðri lausn með þekktum styrk inn í millivefsvökvann í gegnum holu örnálarnar. Aðliggjandi míkrónálar rafskaut mæla styrkinn og koma á merki-styrkleikasambandi. Stöðluð ferill er myndaður til að kvarða merkin á öðrum tímapunktum og leiðrétta mældan styrk. Villuritagreining sýndi að mæliskekkjur á glúkósa og kólesteróli eftir sjálf-kvörðun voru 11,33±8,24% og 9,43±8,37%, í sömu röð, sem uppfylltu báðar klínískar kröfur; villur vísbendinga eins og laktats og þvagsýru minnkaði einnig verulega eftir kvörðun og nákvæmni gagna var mikil.
SC-MMNEA, staðfest með COMSOL-hermum, in vitro tilraunum og rottulíkönum, getur stöðugt skráð styrk margra greiniefna í rauntíma. Sjálf-kvörðunareiginleikinn tekur á því vandamáli að minnka nákvæmni við langtíma-ígræðslu. Með því að nota blendingsframleiðslustefnu er hægt að skipta um rafskautin með örnálum, sem mögulega stækkar getu sína til að greina fleiri sameindir. Hins vegar verður að geyma tækið við lágt-hitastig, köfnunarefnisríkt-umhverfi og er hannað til einnar-notkunar. Framtíðarvinna mun krefjast fínstillingar skynjara lotusamkvæmni og einsleitni húðunar fyrir iðnaðarframleiðslu.
Í samanburði við hefðbundna blóðsykurprófunarstrimla og einn-virka CGM, getur SC-MMNEA fylgst með mörgum lífefnafræðilegum vísbendingum í rauntíma og veitt yfirgripsmikið mat á heilsu og lífeðlisfræðilegri stöðu sykursjúkra. Það hefur tilhneigingu til að stuðla að notkun nothæfra greiningartækja til að-langtíma eftirlit með efnafræðilegum efnum í líkamanum.