Il grafico mostra il biosensore stampato in 3D per il rilevamento del glucosio, e illustra la scrittura a inchiostro diretto dell'elettrodo e dell'inchiostro enzimatico. Credito:WSU
I ricercatori della Washington State University hanno creato un biosensore di glucosio stampato in 3D da utilizzare nei monitor indossabili.
Il lavoro potrebbe portare a migliori monitor del glucosio per milioni di persone che soffrono di diabete.
Guidati da Arda Gozen e Yuehe Lin, docenti della Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, la ricerca è stata pubblicata sulla rivista Analytica Chimica Acta .
Le persone con diabete più comunemente monitorano la loro malattia con misuratori di glucosio che richiedono una puntura costante del dito. I sistemi di monitoraggio continuo del glucosio sono un'alternativa, ma non sono convenienti.
I ricercatori hanno lavorato per sviluppare indossabili, elettronica flessibile che può adattarsi alla pelle dei pazienti e monitorare il glucosio nei fluidi corporei, come nel sudore. Per costruire tali sensori, i produttori hanno utilizzato strategie di produzione tradizionali, come la fotolitografia o la serigrafia. Mentre questi metodi funzionano, hanno diversi inconvenienti, compreso l'uso di sostanze chimiche dannose e costose lavorazioni in camera bianca. Creano anche molti rifiuti.
Utilizzando la stampa 3D, il team di ricerca della WSU ha sviluppato un monitor del glucosio con stabilità e sensibilità molto migliori rispetto a quelli prodotti con metodi tradizionali.
I ricercatori hanno utilizzato un metodo chiamato direct-ink-writing (DIW), ciò comporta la stampa di "inchiostri" dagli ugelli per creare disegni intricati e precisi su scale minuscole. I ricercatori hanno stampato un materiale su scala nanometrica che è elettricamente conduttivo per creare elettrodi flessibili. La tecnica del team WSU permette un'applicazione precisa del materiale, con conseguente superficie uniforme e meno difetti, che aumenta la sensibilità del sensore. I ricercatori hanno scoperto che i loro sensori stampati in 3D hanno fatto meglio a raccogliere segnali di glucosio rispetto agli elettrodi prodotti tradizionalmente.
Poiché utilizza la stampa 3D, il loro sistema è anche più personalizzabile per la varietà della biologia delle persone.
"La stampa 3D può consentire la produzione di biosensori su misura per i singoli pazienti", ha affermato Gozen.
Arda Gozen, professore assistente, WSU Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, nel Laboratorio di Processi di Produzione e Macchinari. Credito:WSU
Poiché la stampa 3D utilizza solo la quantità di materiale necessaria, c'è anche meno spreco nel processo rispetto ai metodi di produzione tradizionali.
"Questo può potenzialmente ridurre i costi, " disse Gozen.
Per un uso su larga scala, i biosensori stampati dovranno essere integrati con componenti elettronici su una piattaforma indossabile. Ma, i produttori potrebbero utilizzare gli stessi ugelli per stampanti 3D utilizzati per stampare i sensori per stampare l'elettronica e altri componenti di un dispositivo medico indossabile, contribuendo a consolidare i processi produttivi e a ridurre ulteriormente i costi, Ha aggiunto.
"Il nostro sensore di glucosio stampato in 3D verrà utilizzato come sensore indossabile per sostituire la dolorosa puntura del dito. Poiché si tratta di un metodo non invasivo, tecnica senza ago per il monitoraggio del glucosio, sarà più facile per il monitoraggio della glicemia dei bambini, " disse Lin.
Il team sta ora lavorando per integrare i sensori in un sistema confezionato che può essere utilizzato come dispositivo indossabile per il monitoraggio del glucosio a lungo termine.
