(Phys.org) - Forskare har skapat en ny typ av biosensor som kan upptäcka små koncentrationer av glukos i saliv, tårar och urin och kan tillverkas till låg kostnad eftersom det inte kräver många bearbetningssteg att producera.

"Det är ett i sig icke-invasivt sätt att uppskatta glukoshalten i kroppen, sa Jonathan Claussen, en tidigare doktorand vid Purdue University och nu forskare vid U.S. Naval Research Laboratory. "Eftersom den kan upptäcka glukos i saliven och tårar, det är en plattform som så småningom kan hjälpa till att eliminera eller minska frekvensen av att använda nålstick för diabetestestning. Vi bevisar dess funktion."

Claussen och Purdue doktorand Anurag Kumar ledde projektet, arbetar med Timothy Fisher, en Purdue-professor i maskinteknik; D. Marshall Porterfield, en professor i jordbruks- och biologisk teknik; och andra forskare vid universitetets Birck Nanotechnology Center.

Resultaten beskrivs i en forskningsartikel som publiceras denna vecka i tidskriften Avancerade funktionella material .

"De flesta sensorer mäter vanligtvis glukos i blodet, ", sa Claussen. "Många i litteraturen kan inte upptäcka glukos i tårar och saliv. Det unika är att vi kan känna av i alla fyra olika mänskliga serum:saliven, blod, tårar och urin. Och det har inte visats tidigare."

Pappret, med på tidskriftens omslag, skrevs av Claussen, Kumar, Fiskare, Porterfield och Purdue forskare David B. Jaroch, M. Haseeb Khawaja och Allison B. Hibbard.

Sensorn har tre huvuddelar:lager av nanoark som liknar små rosenblad gjorda av ett material som kallas grafen, som är en enatomtjock film av kol; nanopartiklar av platina; och enzymet glukosoxidas.

Varje kronblad innehåller några lager staplad grafen. Kanterna på kronbladen har dinglande, ofullständiga kemiska bindningar, defekter där platinananopartiklar kan fästa. Elektroder bildas genom att kombinera nanosheetbladen och platinananopartiklar. Sedan fäster glukosoxidaset till platinananopartiklarna. Enzymet omvandlar glukos till peroxid, som genererar en signal på elektroden.

"Vanligtvis, när du vill göra en nanostrukturerad biosensor måste du använda många bearbetningssteg innan du når den slutliga biosensorprodukten, " sa Kumar. "Det handlar om litografi, kemisk bearbetning, etsning och andra steg. Det som är bra med dessa kronblad är att de kan odlas på nästan vilken yta som helst, och vi behöver inte använda något av dessa steg, så det kan vara idealiskt för kommersialisering."

Förutom diabetestestning, Tekniken kan användas för att känna av en mängd olika kemiska föreningar för att testa för andra medicinska tillstånd.

"Eftersom vi använde enzymet glukosoxidas i detta arbete, den är anpassad för diabetes, " sa Claussen. "Men vi kunde bara byta ut det enzymet med, till exempel, glutematoxidas, att mäta signalsubstansen glutamat för att testa för Parkinsons och Alzheimers, eller etanoloxidas för att övervaka alkoholnivåer för en alkomätare. Det är väldigt mångsidigt, snabb och bärbar."

Tekniken kan detektera glukos i koncentrationer så låga som 0,3 mikromolar, mycket känsligare än andra elektrokemiska biosensorer baserade på grafen eller grafit, kolnanorör och metalliska nanopartiklar, sa Claussen

"Detta är de första fynden som rapporterar en så låg avkänningsgräns och, på samma gång, ett så brett avkänningsområde, " han sa.

Sensorn kan skilja mellan glukos och signaler från andra föreningar som ofta orsakar störningar i sensorer:urinsyra, askorbinsyra och paracetamol, som vanligtvis finns i blodet. Till skillnad från glukos, dessa föreningar sägs vara elektroaktiva, vilket innebär att de genererar en elektrisk signal utan närvaro av ett enzym.

Glukos i sig genererar ingen signal utan måste först reagera med enzymet glukosoxidas. Glukosoxidas används i kommersiella diabetestestremsor för konventionella diabetesmätare som mäter glukos med ett nålstick.