Schmerzloser Papier-Patch-Test für Glukosewerte verwendet Mikronadeln

Patches scheinen heutzutage der letzte Schrei zu sein. Es gibt Empfängnisverhütungspflaster, Nikotinpflaster und transdermale medizinische Pflaster, um nur einige zu nennen. Jetzt hat ein Forscherteam am Institute of Industrial Science der Universität Tokio ein Nadelpflaster entwickelt, das mit einem Papiersensor zur Diagnose von Erkrankungen wie Prädiabetes verbunden ist. Glücklicherweise multipliziert dieses Pflaster nicht die Schmerzen und Beschwerden einer einzelnen Injektionsnadel. Tatsächlich sind diese Mikronadeln schmerzlos und biologisch abbaubar.

Forscher haben versucht, einen praktischen Weg zu entwickeln, um Mikronadeln – winzige Nadeln mit einer Länge von weniger als 1 mm – für die routinemäßige medizinische Überwachung zum Selbermachen zu verwenden. Mikronadeln sind so kurz, dass sie in der Haut bleiben und keinen Kontakt zu Neuronen haben, was bedeutet, dass sie keine Schmerzen verursachen. Anstatt Blut zu entnehmen, ziehen sie Flüssigkeit in die Haut, die die meisten wichtigen Biomarker enthält, nach denen Bluttests suchen. Es gibt verschiedene Arten von Mikronadeln, aber bis jetzt hat es sich als schwer fassbar erwiesen, ein praktisches Gerät herzustellen, das die Flüssigkeit schnell analysiert. „Wir haben dieses Problem überwunden, indem wir eine Möglichkeit entwickelt haben, poröse Mikronadeln mit papierbasierten Sensoren zu kombinieren“, sagte Professor Beomjoon Kim. „Das Ergebnis ist kostengünstig, wegwerfbar und erfordert keine zusätzlichen Instrumente.“

Um das Pflaster herzustellen, stellten die Forscher zunächst die Mikronadeln her, indem sie eine geschmolzene Mischung aus einem biologisch abbaubaren Polymer und Salz in die kegelförmigen Hohlräume einer Mikroform gossen, während sie Wärme anwendeten. Dann drehten sie die Form und die Nadeln um und legten sie auf ein Stück Papier, diesmal mit hohem Druck von oben. Der hohe Druck drückte die Mischung in die Poren des Papiers, sicherte die Befestigung und ließ die durch die Nadeln gezogene Flüssigkeit mühelos in das Papier gelangen. Nach dem Entfernen aus der Form wurden die Nadeln in einer Lösung gekühlt, die das gesamte Salz heraussaugte und Tausende von Löchern oder Poren hinterließ, durch die die Flüssigkeit auf ihrem Weg zum Papier fließt. Die Salzkonzentration war ein Schlüsselfaktor, der optimiert werden musste, also testeten sie mehrere Salzkonzentrationen, um zu bestimmen, wie porös die Mikronadeln sein sollten. Um das Pflaster fertigzustellen, verwendeten sie doppelseitiges Klebeband, um einen Glukosesensor aus Papier auf der Papierbasis des Nadelarrays zu befestigen.

Das Team testete das Pflaster auf einem Agarosegel, in dem Glukose gelöst war. Flüssigkeit aus dem Gel floss aus dem Gel in die porösen Mikronadeln und von dort in das Papier und die Sensorschicht. Die Glukosekonzentration wurde genau als Farbänderungen im Papier aufgezeichnet.

Die Pflaster sind biologisch abbaubar und für den Einmalgebrauch sind keine medizinischen Fachkenntnisse oder Schulungen erforderlich. Sie sind außerdem biokompatibel, was bedeutet, dass es kein Problem gibt, wenn etwas in der Haut verbleibt, wenn das Pflaster entfernt wird.

Laut den Forschern ist der Prädiabetes-Test nur eine Anwendung der Technologie. Der papierbasierte Sensor kann je nach Biomarker, den Sie überwachen möchten, variieren. Nach diesem Erfolg wird der nächste Schritt darin bestehen, die Praktikabilität des Geräts mit menschlichen Teilnehmern zu testen und Konfigurationen zur Überwachung anderer Substanzen zu entwickeln und damit das Vorhandensein anderer Bedingungen zu bestimmen.