医学破局，石墨烯又立大功

　　闭环胰岛素输注系统，可以为管理和治疗糖尿病提供理想的选择。它可以根据血糖水平计算胰岛素输注剂量，实现自动化血糖管理，使糖尿病患者获得接近正常的血糖控制，减轻频繁毛细血管血糖检测和胰岛素注射的负担。此类产品的缺点，是用户负担不起，成本太高，而且体积太大。

　　在此，北京大学材料科学与工程学院崔悦团队首次展示了一种可穿戴、可快速制造、稳定性增强的糖尿病管理闭环设备。该设备建立在聚苯乙烯（PS）空心微针之上。聚苯乙烯具有成本效益、生物相容性、化学稳定性、机械强度高，且易于制造。聚苯乙烯空心微针可以通过软光刻技术制造。工作电极和参比/对电极，都是通过在微针表面印刷石墨烯复合油墨而形成的。微针生物传感装置检测间质葡萄糖，当它高于正常浓度时，微泵会自动打开，以输送胰岛素。传感器和微泵都由印刷电路板智能操作，以实现闭环功能。

　　相关研究成果以“A wearable, rapidly manufacturable, stability-enhancing microneedle patch for closed-loop diabetes management”为题发表于《Microsystems & Nanoengineering》。

图1. 生物传感器检测葡萄糖的体外性能

图2. 糖尿病大鼠的体内传感

　　团队展示了一种可穿戴、可快速制造、增强稳定性的闭环贴片，用于糖尿病管理。团队制备了石墨烯-PB墨水，并将其沉积在微针上，以用作工作电极和参比/对电极，使该过程能够快速、廉价且适合大规模生产。用PDA/PEG/BSA防污层改性的电渗泵，可显著提高其稳定性。与其他现有的商业或报道的闭环系统相比，该系统具有可穿戴、体积小、重量轻、成本低，且制造速度快等优点。尽管这些结果很有希望，科学界仍需要改进其控制算法，并在进一步实际应用之前，评估该系统在人类糖尿病患者中的性能。需要更紧凑的PCB或芯片，来使系统更耐用，并且，数据应以无线方式传输到移动设备。

　　此外，科学界可以进一步简化整个设备的加工，以提高其制造可行性并降低成本。例如，可以使用3D打印技术直接打印空心微针阵列；可以使用气溶胶喷射打印技术，在微针的侧壁上打印石墨烯-普鲁士蓝电极和酶固定。生物传感器和微泵组件的集成，可以直接使用工业机器人完成。这项工作有望拓宽新型糖尿病管理设备的基础研究，并推进其在糖尿病患者中的实际应用。

　　来源：Carbontech