无创葡萄糖监测设备目前在美国还没有上市，因此糖尿病患者必须收集血液样本或使用嵌入皮下的传感器来测量他们的血糖水平。现在，有了宾夕法尼亚州立大学研究人员创造的一种新的可穿戴设备，侵入性较低的葡萄糖监测可能成为常态。

在宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系Dorothy Quiggle职业发展教授Huanyu "Larry" Cheng的领导下，研究人员在《生物传感器和生物电子学》杂志上发表了这种无创的、低成本的传感器的细节，它可以检测汗水中的葡萄糖。该论文可在网上查阅，并将发表在该杂志的12月印刷版上。

研究人员首先用激光诱导石墨烯（LIG）构建了该装置，这种材料由各种形状的原子厚的碳层组成。LIG具有高导电性，且制造时间仅需数秒，似乎是传感装置的理想框架--但也有一个重要的注意事项。

Cheng说："这个挑战就是，LIG对葡萄糖完全不敏感。因此，我们需要在LIG上沉积一种对葡萄糖敏感的材料。"

据Cheng说，该团队选择了镍，因为它具有强大的葡萄糖敏感性，并将其与金结合起来，以降低过敏反应的潜在风险。研究人员假设，配备了镍金合金的LIG将能够检测到皮肤表面汗液中的低浓度葡萄糖。

一种具有高葡萄糖敏感性的材料是一个优先事项。与血液相比，汗液中的葡萄糖浓度非常低，但汗液和血液中的葡萄糖水平之间有很强的相关性。虽然汗液中的葡萄糖浓度比血液中的浓度低约100倍，但该团队的设备足够敏感，能够准确测量汗液中的葡萄糖并反映血液中的浓度。

镍金合金的敏感性使Cheng的团队能够排除酶，这些酶通常在更具侵入性的市售设备或其他研究人员提出的非侵入性监测器中被用来测量葡萄糖。然而，这些酶会随着时间和温度的变化迅速降解。

Cheng说："一个酶式传感器必须保持在一定的温度和pH值，而且酶不能长期储存。另一方面，非酶法葡萄糖传感器在性能稳定和葡萄糖敏感性方面具有优势，不受这些变化的影响。"

非酶性传感器需要碱性溶液，这可能会损害皮肤，通常会限制设备的可穿戴性。为了遏制这个问题，Cheng和他的团队在LIG合金上附加了一个微流体室。这个腔室比以前开发的配置要小，以促进可穿戴性，并且是多孔的，以允许一系列的运动，如拉伸或挤压。它连接到一个收集入口，将汗水传入溶液中，而不允许溶液接触皮肤。基本溶液与葡萄糖分子相互作用，产生一种与合金反应的化合物。这种反应触发了一个电信号，表明汗液中葡萄糖的浓度。

通过缩小碱性溶液室的尺寸，整个装置大约只有四分之一的大小，并且有足够的灵活性来保持与人体的安全连接。

在一个概念验证测试中，研究人员用一种皮肤安全的粘合剂将可重复使用的设备固定在一个人的手臂上，时间为饭后一小时和三小时。受试者在每次测量前进行了简短的锻炼--刚好足以产生汗水。在收集汗液几分钟后，研究人员发现，从第一次测量到下一次测量，检测到的葡萄糖浓度有所下降。来自该设备的葡萄糖测量值被一个市售的葡萄糖监测仪的测量值所验证。

Cheng和他的团队计划在他们的原型基础上进行改进，用于未来的应用，包括解决患者或临床医生如何使用该传感器进行增量葡萄糖测量或连续监测以确定治疗行动，如使用胰岛素。他们还打算完善和扩展这个平台，以便更舒适地监测其他生物标志物，这些生物标志物可以在汗液或填充身体细胞之间空间的间质液体中找到。

我们希望与医生和其他保健提供者合作，看看我们如何能够将这项技术应用于对病人的日常监测。这个葡萄糖传感器作为一个基础性的例子，表明我们可以改进对汗液中极低浓度的生物标志物的检测。