يتيح القياس المنتظم لمستوى السكر في الدم لدى المصابين بداء السكّري معرفة كمية الأدوية التي يجب تناولها ومتى ينبغي لهم تناول طعامهم، مما يُجنّبهم المضاعفات الخطيرة التي تتضمّن فقدان البصر وبتر الأطراف. وعلى الرغم من ذلك، فإن بعض المرضى لا يتابعون مُستوى السكّر في دمائهم لأن القياس ينطوي على أخذ عينة من الدم إمّا عن طريق اختبار وخز الإصبع أو ارتداء جهاز مزوّد بإبرة مثبّتة. 

يمكن كذلك تقدير مستويات الجلوكوز في الدم من خلال قياس تركيزه في العرق، والدموع، واللعاب، ولكن ربما سيصعب تحقيق ذلك في جهاز يمكن للمرضى ارتداؤه، لأن تركيز الجلوكوز سيكون أقل كثيرًا، كما يمكن أن تتأثر نتائج الجهاز بالحركة.

ومن هذا المنطلق طوّر الباحثون في مركز تميّز تقنية النانو الخضراء – ثمرة التعاون بين مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (كاكست) في الرياض، وجامعة كاليفورنيا بمدينة لوس أنجلوس الأمريكية – جهاز استشعار حيويّ مرنًا وفائق الرقّة. ويحتفظ هذا المُستشعر بحساسيته حتى في حالة تقوسه مئة مرة، ويمكن دمجه في جهازٍ يستطيع المريض ارتداؤه، مثل ساعة اليد.

 وقد تبيّن من خلال الاختبارات أن المستشعر الحيويّ الجديد، الذي تقل أبعاده عن ملليمتر مربع واحد، يمكنه اكتشاف تركيزات الجلوكوز التي تتراوح من 10 نانومولارات حتى 1 ملليمولار في اللعاب، والعرق، والدموع. وبالتالي، فهو حساس بما يكفي لقياس مستويات الجلوكوز لدى مرضى السكري.

وتمكّن المستشعر أيضًا من التمييز بين عينات العرق المأخوذة من شخص ما قبل وبعد تناوله مشروب غني بالجلوكوز.

 يعتمد المستشعر النانويّ على ترانزستورات تأثير المجال (FETs)، التي تتيح التحكم في التيار الكهربائي المار عبر قطبين من خلال الجهد المسلّط على طرف ثالث. وتستطيع أجهزة الاستشعار النانويّة القائمة على ترانزستورات تأثير المجال قياس مستويات موادٍ بعينها بناءً على تفاعل جزيئات المادة مع أحد الأقطاب الكهربية، مما يؤثر على التيار الذي يصل إلى القطب الآخر. 

استخدم باحثو مركز تميّز تقنية النانو الخضراء أشرطةً نانَويّةً من مادة أكسيد الإنديوم كقنوات لأشباه الموصلات في مُستشعرهم النانوي الجديد القائم على ترانزستورات تأثير المجال، وذلك بسبب ما تتميز به هذه المادّة من حساسية عالية ولموثوقيتها. وقاموا بطلاء الأقطاب الكهربائية بإنزيم أوكسيديز الجلوكوز، الذي يطلق سلسلة من التفاعلات تُنتج إشارة كهربائية عند تفاعله مع الجلوكوز. كما أُضيفت أنابيب نانويّة كربونيّة أحاديّة الجدار لزيادة الحساسية، فضلاً عن طبقة رقيقة من الكايتوسان لتحافظ على ثبات الإنزيم في مكانه.

 وعن هذا يقول محمد عامر، مدير مركز تميّز تقنية النانو الخضراء: "لقد أثبتنا أن المُستشعر الحيويّ الذي ابتكرناه بإمكانه اكتشاف الجلوكوز وأنّه بالغ الحساسية. ونودّ أن نترجم نتائجنا إلى تطبيق يمكن إدماجه في الهاتف الخلوي كي يُتيح للناس مراقبة مستويات الجلوكوز آنيًا".

References