在一項新的研究中，來(lái)自韓國基礎科學(xué)研究所（IBS）納米顆粒研究中心的研究人員制造出一種基于石墨烯的糖尿病補片（diabetespatch），它通過(guò)使用人汗液而允許準確地監控糖尿病和反饋治療結果。研究人員通過(guò)將電化學(xué)活性的柔軟功能性材料整合在摻金石墨烯（gold-dopedgraphene）和蛇形金絲網(wǎng)（serpentine-shapegoldmesh）的混雜物上而改善這種生物醫學(xué)設備的檢測能力。正如基于酶的葡萄糖傳感器受到pH值和溫度的影響，這種補片設備的pH值和溫度監控功能能夠系統性地校正汗液葡萄糖測量值。相關(guān)研究結果于2016年3月21日在線(xiàn)發(fā)表在NatureNanotechnology期刊上，論文標題為“Agraphene-basedelectrochemicaldevicewiththermoresponsivemicroneedlesfordiabetesmonitoringandtherapy”。

　　糖尿病和調節葡萄糖水平

　　胰島素是在胰腺中產(chǎn)生的，調節葡萄糖的使用，從而維持血糖水平平衡。糖尿病導致血糖水平不平衡：不充足的胰島素數量導致較高的血糖水平，即高血糖癥。2型糖尿病是最為常見(jiàn)的糖尿病，而且已知沒(méi)有治愈方法。它影響大約300萬(wàn)韓國人，而且這一數字因膳食模式和老齡化社會(huì )仍在不斷增加。當前用來(lái)治療糖尿病的方法是讓人痛苦的、不便利的和昂貴的；定期地訪(fǎng)問(wèn)醫生，而且需要家庭測試儀器記錄血糖水平。病人也不得不接受不愉快的胰島素注射來(lái)調節血糖水平。因此，病人迫切需要利用多功能的可穿戴設備對重要的糖尿病標志物進(jìn)行非侵入式地、無(wú)疼痛地和無(wú)壓力地監控。IBS開(kāi)發(fā)的這種設備有助解決這一問(wèn)題，因而降低漫長(cháng)而又昂貴地訪(fǎng)問(wèn)醫生和藥店的次數。

　　基于石墨烯的可穿戴設備組件

　　IBS納米顆粒研究中心科學(xué)家KIMDae-Hyeong描述了多種組件。“我們的基于石墨烯的可穿戴設備不僅能夠監測汗液葡萄糖水平和pH值，而且也可通過(guò)溫度反應性微針（temperature-responsivemicroneedle）控制藥物經(jīng)皮給藥。準確的汗液葡萄糖測量值被用來(lái)估計病人血液中的葡萄糖水平。在多次使用后，這種設備仍然保持它的初始靈敏度，因而允許多次治療。將這種設備連接到便攜式/無(wú)線(xiàn)的電源和數據傳輸單位，從而能夠即時(shí)治療糖尿病。”KIMDae-Hyeong繼續描述這種設備的工作方式，“將這種補片貼在皮膚上，當汗液產(chǎn)生時(shí)，對汗液葡萄糖的檢測就開(kāi)始了。這種補片的濕度傳感器組件監測相對濕度（relativehumidity，RH）增加。這種補片的汗液吸取層平均花費15分鐘收集汗液，并且達到80%以上的相對濕度，在這時(shí)，葡萄糖和pH值測量才開(kāi)始進(jìn)行。”

　　糖尿病補片的益處和藥物給藥

　　相比于當前的治療方法，這種設備因允許非侵入式治療取得巨大進(jìn)展。在這項研究期間，兩名健康男性參與測試以便驗證這種設備的汗液葡萄糖檢測能力。研究人員記錄了這兩人的葡萄糖和pH水平；統計學(xué)分析證實(shí)來(lái)自這種糖尿病補片的汗液葡萄糖數據與來(lái)自商業(yè)上的葡萄糖測試的數據存在可靠的相關(guān)性。如果異常高水平的葡萄糖檢測到，那么藥物就通過(guò)藥物裝載微針釋放到病人血液中。這種石墨烯設備的柔韌性的、半透明的類(lèi)似皮膚的外觀(guān)，使得它可以輕松地和舒適地與人類(lèi)皮膚相接觸，從而讓它不受任何皮膚變形的影響。這能夠穩定地檢測葡萄糖水平和高效地進(jìn)行藥物給藥。

　　研究人員也通過(guò)在糖尿病模式小鼠體內開(kāi)展實(shí)驗驗證這種設備的治療效果。當將這種設備放在糖尿病小鼠腹部附近時(shí)，治療就開(kāi)始了。微針刺破小鼠的皮膚，釋放二甲雙胍（Metformin）---一種調節胰島素的藥物---到血液中。相比于對照組小鼠，接受微針治療的那組小鼠表現出顯著(zhù)的血糖濃度抑制。KIM

　　Dae-Hyeong評論道，“人們能夠輕松地利用新的微針替換使用過(guò)的微針。經(jīng)皮給藥的二甲雙胍治療要比經(jīng)過(guò)消化系統給藥的更加高效，這是因為這種藥物直接通過(guò)皮膚進(jìn)行代謝循環(huán)。”他繼續評論道，“利用納米材料和設備取得的這些進(jìn)展提供新的機會(huì )用于治療諸如糖尿病之類(lèi)的慢性疾病。”