Wraz z rosnącą na całym świecie liczbą osób chorych na cukrzycę, tradycyjne metody monitorowania glikemii oparte na pobieraniu próbek krwi stają się coraz bardziej uciążliwe i mało komfortowe dla pacjentów. Badacze z University of Manchester oraz Instytutu Technologii Wytwarzania A*STAR w Singapurze, kierowani przez dr. Yi Li, opublikowali w czasopiśmie Nano-Micro Letters kompleksowy przegląd nieinwazyjnych biosensorów skórnych, analizujących pot i inne biomarkery naskórka w celu ciągłego monitorowania metabolizmu w czasie rzeczywistym. Praca ta stanowi swoisty drogowskaz dla opracowania bezbolesnych, zintegrowanych technologii, które mogą całkowicie odmienić codzienną opiekę diabetologiczną.
Dlaczego biosensory skórne mają znaczenie
Komfort pacjenta: Eliminują konieczność nakłuwania palców, co poprawia przestrzeganie zaleceń terapeutycznych i jakość życia.
Ciągły monitoring: Umożliwiają śledzenie w czasie rzeczywistym stężeń glukozy, mleczanu, kortyzolu oraz cytokin zapalnych bez konieczności pobierania krwi.
Integracja wielomodalna: Łączą analizę biomarkerów biochemicznych (glukoza, aminokwasy rozgałęzione – BCAA) z parametrami fizjologicznymi (tętno, ciśnienie tętnicze, tempo wydzielania potu), zapewniając kompleksową ocenę stanu metabolicznego.
Sztuczna inteligencja: Algorytmy uczenia maszynowego przetwarzają dane multimodalne, generując spersonalizowane prognozy glikemiczne oraz wczesne ostrzeżenia o ryzyku hipoglikemii lub hiperglikemii.
Projekt i kluczowe rozwiązania technologiczne
Badanie obejmuje szerokie spektrum biofluidów – pot, płyn śródmiąższowy, ślinę i łzy – analizując ich korelacje z poziomem glukozy we krwi.
Autorzy porównali różne typy czujników:
- elektrochemiczne (z wykorzystaniem enzymów, przeciwciał, aptamerów czy polimerów MIP),
- optyczne (kolorymetryczne, fluorescencyjne, SERS),
- fizyczne (pomiary impedancji, temperatury, intensywności pocenia).
Inżynieria materiałowa odgrywa kluczową rolę – zastosowano elastyczne, oddychające i samonaprawiające się podłoża, takie jak nanotekstylia, hydrożele, PDMS i fibroina jedwabiu, które zapewniają idealne dopasowanie do skóry oraz długotrwałe użytkowanie.
Zaawansowane systemy mikroprzepływowe (zawory kapilarne, struktury Tesli, stymulacja jonoforetyczna) umożliwiają precyzyjne i powtarzalne pobieranie potu zarówno w spoczynku, jak i podczas wysiłku fizycznego. Dzięki miniaturyzacji i integracji technologii druku 3D, laserowego grawerowania czy produkcji rolka-na-rolkę, powstały wielofunkcyjne plastry, które mogą równocześnie mierzyć glukozę, mleczan, pH, temperaturę skóry i zapis EKG.
Zastosowania kliniczne i przyszłe kierunki badań
Wśród najbardziej obiecujących zastosowań znajdują się tzw. systemy terapeutyczne zamkniętej pętli, w których pot aktywuje mikronakłuwające plastry lub folie termiczne, automatycznie uwalniające insulinę lub metforminę.
Dzięki integracji z technologiami cyfrowymi – NFC i Bluetooth Low Energy – dane z biosensorów mogą być bezpiecznie przesyłane do smartfonów i chmur medycznych, wspierając telemedycynę, personalizowane leczenie i analizy populacyjne.
Zespół dr. Yi Li omawia także strategie spełniania wymogów regulacyjnych (ISO 20916, FDA SaMD, GDPR, IVDR), które przyspieszą kliniczne wdrożenie tej technologii.
Wyzwania w dalszym rozwoju obejmują standaryzację korelacji między poziomem biomarkerów w pocie a we krwi, eliminację dryfu sygnału czujników oraz zapewnienie równego dostępu do urządzeń dla pacjentów z różnych środowisk.
Publikacja stanowi kompleksowy przewodnik po projektowaniu nowej generacji biosensorów łączących naukę o materiałach, elektronikę i sztuczną inteligencję, które mają szansę zrewolucjonizować diagnostykę i terapię cukrzycy.
Źródło: Nano-Micro Letters, „Noninvasive On-Skin Biosensors for Monitoring Diabetes Mellitus”
DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s40820-025-01843-9
