Портативное неинвазивное устройство позволит измерять уровень глюкозы в слюне

Сотрудники Университета Брауна в Провиденсе разработали новый сенсор для измерения уровня глюкозы в сложных биологических жидкостях, таких как слюна. Эта разработка — важный шаг для создания портативных приборов для бытового контроля уровня сахара для людей, страдающих от диабета. Одновременно это открывает двери для разработки нового поколения высокочувствительных устройств для определения широкого спектра соединений.

Важной частью устройства будет интерферометр. Сам чип представляет собой посеребренный кусочек кварца, в площадью около двух сантиметров. На поверхности серебра нанесены тысячи мельчайших бороздок. При попадании на поверхность световой волны с серебряной поверхности бороздок выделяются свободные электроны и возникает поверхностный плазмонный резонанс. Волны возбуждения электронов интерферируют с волнами света, и эта интерференция фиксируется детекторами. Когда чип погружен в жидкость, свет и волны плазмонного резонанса проходят через вещество до момента интерференции, и в зависимости от состава жидкости характер интерференции будет разный. Интерферометр можно откалибровать на измерение специфических компонентов, например, глюкозы, в очень небольших количествах и с минимальными требованиями к объему образца.

Ученые из университета Брауна, возглавляемые Доменико Пасифиси (Domenico Pacifici) шагнули дальше. Они решили определять не глюкозу, а метаболит ее реакции с ферментами — глюкозооксидазой и пероксидазой хрена. В результате взаимодействий этих ферментов с субстратами, включающими глюкозу и флуоресцентную метку можно получить окрашенные продукты, которые очень хорошо определяются интерферометрически. В экспериментах, проведенных Пасифиси и коллегами удалось достичь чувствительности в определении глюкозы в воде 0,1 мкмоль на литр, при физиологических концентрациях в диапазоне 20-240 мкм. Это десятикратно повысило чувствительность по сравнению со стандартной интерферометрией.

Следующим этапом работы будет калибровка устройства для работы со слюной. В конечном счете авторы разработки надеются создать портативное устройство для неинвазивного определения уровня глюкозы, полезное людям с диабетом. Любопытно, что принцип работы прибора не ограничивается определением глюкозы или других гексоз. Таким же образом можно определять другие вещества с высокой точностью, например, токсины в воде или воздухе, или контролировать течение химических реакций в реальном времени.