一种可穿戴的石墨烯贴片有一天可以通过测量汗液中的糖分，然后通过皮肤输送必要剂量的糖尿病药物，从而维持人们健康的血糖水平（自然·纳米技术，2016年，DOI：10.1038/nnano.2016.38）。
该设备使科学家们离糖尿病护理领域的“梦寐以求的奖品”更近了一步：一种无创监测和控制血糖水平的方法，理查德·盖伊在一篇关于这项新工作的评论中写道。
目前，大多数糖尿病患者通过扎手指并测试由此产生的血滴来追踪他们的血糖水平。对于必须定期监测血糖水平的人来说，这可能是一种字面意义上的痛苦。“很多人不喜欢把东西扎进皮肤，”盖伊说。
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大约15年前，食品药品管理局批准了一种名为 GlucoWatch Biographer 的无创血糖监测设备。患者将其佩戴在手腕上，它使用小电流从皮肤的组织间液中提取葡萄糖。盖伊告诉《化学与工程新闻》，它并没有流行起来，部分原因是它不便于用户使用。
对于新的贴片，由首尔国立大学的金大亨领导的研究人员决定检测汗液中的葡萄糖，因为之前的研究表明，汗液中的糖含量与血液中的糖含量相匹配。其他研究小组也开发出了可以分析汗液中生物分子的设备（C&EN，2016 年 2 月 1 日，第 11 页）。
新设备使用氟聚合物 Nafion 层来吸收汗液并将其输送到设备的传感器，这些传感器构建在改性石墨烯上。该团队用金原子掺杂石墨烯，并用电化学活性材料对其进行功能化，以实现检测葡萄糖所需的反应。
在贴片的葡萄糖传感器中，葡萄糖氧化酶与糖反应并产生过氧化氢，过氧化氢通过电化学反应从掺杂的石墨烯中提取电流。这产生一个与存在的葡萄糖量成比例的电信号。该贴片还包含 pH 值和温度传感器，以帮助确保葡萄糖传感器的信号准确反映汗液中糖的浓度。
当两名健康志愿者佩戴该贴片时，测量的葡萄糖水平（包括餐后峰值）与商用血糖仪的水平相符。为了监测血糖水平，该贴片将其传感器信号发送到一个设备进行分析，然后将数据无线中继到智能手机。
该贴片的药物输送部分由一系列 1 毫米高的聚合物微针组成，这些微针可以刺穿皮肤。每根针由糖尿病药物二甲双胍和可溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮的混合物制成。针头涂有一层十三烷酸。金和石墨烯网格位于微针阵列的顶部，充当可以熔化涂层的加热器。一旦十三烷酸熔化，针头就会在皮肤中溶解并释放其药物有效载荷。
当研究人员仅将药物输送组件应用于糖尿病小鼠的胃部时，他们可以输送足够的二甲双胍，在 6 小时内将动物升高的血糖水平降低 50% 以上。
盖伊认为，贴片的传感器部分比药物输送组件更接近实际应用。他说，为了使药物输送系统实用，研究人员必须尽可能缩小微针阵列的尺寸。这意味着他们必须找到一种低剂量有效的药物。
至于该设备的葡萄糖检测部分，盖伊想知道用户需要多久校准一次传感器以确保读数准确。
尽管如此，他称该贴片为令人印象深刻的概念验证。
本文经化学与工程新闻许可转载（© 美国化学学会）。该文章于2016年3月24日首次发表。