Figure 1. Images schématiques et correspondantes des dispositifs électrochimiques hybrides GP et des micro-aiguilles thermosensibles pour l'administration de médicaments. Crédit :IBS
Une équipe scientifique du Center for Nanoparticle Research de l'IBS a créé un patch portable basé sur le GP qui permet une surveillance précise du diabète et une thérapie de rétroaction en utilisant la sueur humaine. Les chercheurs ont amélioré les capacités de détection de l'appareil en intégrant des matériaux fonctionnels électrochimiquement actifs et souples sur l'hybride de graphène dopé à l'or et d'un maillage d'or en forme de serpentine. Les fonctions de surveillance du pH et de la température de l'appareil permettent des corrections systématiques des mesures de glucose dans la sueur, car le capteur de glucose à base d'enzymes est affecté par le pH (niveaux d'acidité du sang) et la température.
Diabète et régulation de la glycémie
L'insuline est produite dans le pancréas et régule l'utilisation du glucose, maintenir un équilibre dans les niveaux de sucre dans le sang. Le diabète provoque un déséquilibre :des quantités insuffisantes d'insuline entraînent une glycémie élevée, connu sous le nom d'hyperglycémie. Le diabète de type 2 est la forme la plus courante de diabète sans remède connu. Elle affecte quelque 3 millions de Coréens, ce chiffre augmentant en raison des habitudes alimentaires et du vieillissement de la société. Les traitements actuels disponibles pour les diabétiques sont douloureux, incommode et coûteux; des visites régulières chez un médecin et des kits de test à domicile sont nécessaires pour enregistrer les niveaux de glucose. Les patients doivent également s'injecter des injections d'insuline inconfortables pour réguler les niveaux de glucose. Il y a un besoin important de non invasif, sans douleur, et une surveillance sans stress des marqueurs importants du diabète à l'aide d'appareils portables multifonctionnels. Le dispositif IBS facilite cela et réduit ainsi les cycles longs et coûteux de visites chez les médecins et les pharmacies.
Composants du dispositif portable à base de graphène
Figure 2. Image optique du réseau de dispositifs électrochimiques hybrides GP sur la peau humaine Crédit :IBS
KIM Dae Hyeong, un scientifique du Centre de recherche sur les nanoparticules, décrit la vaste gamme de composants :« Notre appareil portable basé sur le GP est capable non seulement de surveiller le glucose et le pH à partir de la sueur, mais également de contrôler l'administration transcutanée de médicaments grâce à des micro-aiguilles sensibles à la température. Une mesure précise des concentrations de glucose dans la sueur est utilisée pour estimer les niveaux de glucose dans le sang d'un patient.L'appareil conserve sa sensibilité d'origine après de multiples utilisations, permettant ainsi de multiples traitements. La connexion de l'appareil à une alimentation électrique portable/sans fil et à une unité de transmission de données permet le traitement du diabète sur le lieu de soins. » Le professeur a poursuivi en décrivant le fonctionnement de l'appareil, "Le patch est appliqué sur la peau où la surveillance du glucose basée sur la sueur commence lors de la génération de sueur. Le capteur d'humidité surveille l'augmentation de l'humidité relative (HR). Il faut en moyenne 15 minutes pour que la couche d'absorption de la sueur du patch s'accumule transpirer et atteindre une HR supérieure à 80 %, moment auquel les mesures du glucose et du pH sont lancées. »
Mérites du dispositif et administration du médicament
L'appareil montre des progrès spectaculaires par rapport aux méthodes de traitement actuelles en permettant des traitements non invasifs. Au cours des recherches de l'équipe, deux hommes en bonne santé ont participé à des tests pour démontrer la détection du glucose basée sur la sueur de l'appareil. Les niveaux de glucose et de pH des deux sujets ont été enregistrés; une analyse statistique a confirmé la corrélation fiable entre les données de glucose dans la sueur du patch pour diabète et celles des tests de glucose commerciaux. Si des niveaux anormalement élevés de glucose sont détectés, un médicament est libéré dans la circulation sanguine d'un patient via des micro-aiguilles chargées de médicament. Le malléable, L'apparence semi-transparente de l'appareil GP offre un contact facile et confortable avec la peau humaine, permettant aux capteurs de ne pas être affectés par les déformations de la peau. Cela permet une détection stable et une administration efficace du médicament.
Figure 3. Démonstration du système portable de surveillance et de thérapie du diabète in vivo. Crédit :IBS
L'équipe scientifique a également démontré les effets thérapeutiques en expérimentant sur des souris diabétiques (db/db). Le traitement a commencé en appliquant le dispositif près de l'abdomen de la souris db. Des micro-aiguilles ont percé la peau de la souris et ont libéré de la metformine, un médicament régulateur de l'insuline, dans la circulation sanguine. Le groupe traité avec des micro-aiguilles a montré une suppression significative des concentrations de glucose dans le sang par rapport aux groupes témoins. « On peut facilement remplacer les micro-aiguilles usagées par de nouvelles. Le traitement à la metformine à travers la peau est plus efficace que celui à travers le système digestif car le médicament est directement introduit dans la circulation métabolique à travers la peau, " a commenté KIM Dae-Hyeong. Il a poursuivi:"Ces avancées utilisant des nanomatériaux et des dispositifs offrent de nouvelles opportunités pour le traitement de maladies chroniques comme le diabète."
