Новый пластырь может заменить некоторые виды проверки уровня сахара в крови с помощью укола пальцем

Устройство для подростков, меняющее цвет, проверяет содержание глюкозы в поте и сигнализирует о необходимости введения инсулина.

Людям с диабетом 1 типа приходится часто прокалывать пальцы (как показано здесь), чтобы проверить уровень сахара в крови. Сеоюн "Мэтью" Ли создал носимый пластырь, меняющий цвет, чтобы он и другие люди могли безболезненно измерять уровень глюкозы в поту.

В течение последних пяти лет Сеоюн "Мэтью" Ли по крайней мере раз в день прокалывает кончики пальцев, чтобы проверить каплю крови. Если количество глюкозы, простого сахара, слишком велико, он должен сделать укол инсулина, чтобы снизить его. По словам Мэтью, эти ежедневные уколы пальцев "очень мешают вести образ жизни и являются инвазивными". Поэтому он разработал альтернативу - носимый пластырь. Он желтеет, когда уровень глюкозы слишком высок.

Обычно организм вырабатывает инсулин, чтобы выровнять уровень сахара в крови. Но при диабете 1 типа Мэтью не может вырабатывать этот гормон. Это важно, потому что повышенный уровень сахара в крови может поставить под угрозу жизнь человека.

Мэтью - выпускник Международной школы Тэгу в Южной Корее. Увидев, как дети младшего возраста с трудом интерпретируют уровень сахара в крови, Мэтью решил, что устройство, меняющее цвет, может быть более понятным. "Как диабетик, - объясняет он, - я понимаю, что точное число [глюкозы в крови] для нас не очень важно". Вместо этого, отмечает он, люди с этим заболеванием должны просто знать, когда в течение дня им понадобится укол инсулина.

Организм выделяет химические вещества различными путями. Новый одноразовый пластырь работает путем обнаружения глюкозы в одном из них: в поте. Прошлые исследования показывают, что по количеству глюкозы в поте можно определить уровень сахара в крови.

Когда этот уровень в норме, пластырь Мэтью остается бесцветным. Но когда пластырь "определяет, что уровень глюкозы в поте превышает определенный диапазон", - сообщает он, - "он меняет цвет".

17-летний подросток продемонстрировал свое изобретение здесь, на этой неделе, на Международной научной и инженерной выставке Regeneron (ISEF). Этот конкурс является программой Общества науки (которое также издает этот журнал).

Сеоюн "Мэтью" Ли, которого вы видите здесь, разработал новый безболезненный кожный пластырь, позволяющий определить, когда больному диабетом необходимо сделать укол инсулина. Подросток представил свое изобретение на Международной научной и инженерной ярмарке Regeneron 2023.

Гидрогели на помощь

Два листа гидрогеля - липкого геля на водной основе - составляют маленький пластырь Мэтью. Его площадь составляет всего 1 сантиметр (около 0,4 дюйма). Ближайший к коже слой содержит химическое вещество, которое вступает в реакцию с глюкозой. В результате взаимодействия образуется второе химическое вещество, называемое перекисью водорода (HY-droh-jen Puh-ROX-eyed). Чем больше сахара, тем больше образуется перекиси водорода.

Перекись водорода вызывает реакцию в верхнем слое пластыря. Она заставляет белок, называемый папаином (Puh-PANE), вступать в реакцию с химическим веществом, изменяющим цвет. (Чем больше глюкозы в поте, тем желтее пластырь.

Пластырь Мэтью безболезнен и прост для понимания. И он не должен быть очень дорогим. Материальные затраты на его пластырь составляют всего одну пятую часть от стоимости существующих устройств для измерения уровня глюкозы. Это потому, что нынешние гаджеты требуют электрических компонентов. В отличие от них, пластырь Мэтью использует гораздо менее дорогие химические вещества.

Но разработка нового пластыря оказалась непростой задачей. Пот содержит лишь незначительное количество глюкозы, отмечает Мэтью. Поэтому он прошел через несколько раундов испытаний, чтобы довести до совершенства химический рецепт своего пластыря. "Бывали случаи, когда реакция вообще не проходила", - говорит он. "Были моменты, когда мне приходилось возвращаться к начальному этапу, делать все заново". Каждый раз, когда что-то шло не так, он продолжал вносить коррективы.

По мере увеличения количества глюкозы в поте от концентрации 0 до 0,05 миллимоляра (мМ) цвет гидрогеля, используемого в пластыре Мэтью, становится все более желтым.

В конце концов, вся эта настойчивость принесла свои плоды.

Другим студентам, собирающимся начать научный проект, Мэтью рекомендует найти небольшую проблему в своей жизни, которую вы хотите решить. Таким образом, говорит он, у вас "будет причина и сильная мотивация заниматься этим, несмотря на трудности".

Мэтью был среди более чем 1600 финалистов-старшеклассников из 64 стран, регионов и территорий. Regeneron ISEF, в этом году призовой фонд которого составит почти 9 миллионов долларов США, проводится Обществом науки с тех пор, как оно учредило это ежегодное мероприятие в 1950 году.