En 3D-tryckt glukosbiosensor för användning i bärbara bildskärmar har skapats av Washington State University forskare.

Arbetet kan leda till förbättrade glukosmonitorer för miljontals människor som lider av diabetes.

Leds av Arda Gozen och Yuehe Lin, fakulteten vid Maskin- och materialteknikskolan, forskningen har publicerats i tidskriften Analytica Chimica Acta .

Personer med diabetes övervakar oftast sin sjukdom med glukosmätare som kräver ständig fingerprickning. Kontinuerliga glukosövervakningssystem är ett alternativ, men de är inte kostnadseffektiva.

Forskare har arbetat med att utveckla bärbara, flexibel elektronik som kan anpassas till patientens hud och övervaka glukosen i kroppsvätskor, som i svett. För att bygga sådana sensorer, tillverkare har använt traditionella tillverkningsstrategier, såsom fotolitografi eller screentryck. Medan dessa metoder fungerar, de har flera nackdelar, inklusive krav på användning av skadliga kemikalier och dyra renrumsbehandling. De skapar också mycket avfall.

Med 3D-utskrift, WSU -forskargruppen utvecklade en glukosmonitor med mycket bättre stabilitet och känslighet än de som tillverkats med traditionella metoder.

Forskarna använde en metod som kallas direkt-bläckskrivning (DIW), det handlar om att skriva ut "bläck" ur munstyckena för att skapa invecklade och exakta mönster i små skalor. Forskarna skrev ut ett nanoskala material som är elektriskt ledande för att skapa flexibla elektroder. WSU -teamets teknik möjliggör en exakt applicering av materialet, resulterar i en enhetlig yta och färre defekter, vilket ökar sensorns känslighet. Forskarna fann att deras 3D-tryckta sensorer gjorde det bättre att ta upp glukossignaler än de traditionellt producerade elektroderna.

Eftersom den använder 3D-utskrift, deras system är också mer anpassningsbart för olika människors biologi.

"3D-utskrift kan möjliggöra tillverkning av biosensorer som är skräddarsydda specifikt för enskilda patienter", säger Gozen.

Eftersom 3D-utskriften endast använder den mängd material som behövs, det finns också mindre avfall i processen än traditionella tillverkningsmetoder.

"Detta kan eventuellt sänka kostnaden, sa Gozen.

För storskalig användning, de tryckta biosensorerna måste integreras med elektroniska komponenter på en bärbar plattform. Men, tillverkare kan använda samma 3D-skrivarmunstycken som används för att skriva ut sensorerna för att skriva ut elektronik och andra komponenter i en bärbar medicinsk utrustning, hjälper till att konsolidera tillverkningsprocesser och sänka kostnaderna ännu mer, han lade till.

"Vår 3D-tryckta glukossensor kommer att användas som bärbar sensor för att ersätta smärtsamma fingerprickningar. Eftersom detta är en icke-invasiv, nållös teknik för glukosövervakning, det blir lättare för barns glukosövervakning, "sa Lin.

Teamet arbetar nu med att integrera sensorerna i ett förpackat system som kan användas som en bärbar enhet för långsiktig glukosövervakning.