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Aug 04, 2023

新しいトランジスタで唾液中のブドウ糖を測定

2023 年 8 月 28 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 8 月 28 日

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キング・アブドラ科学技術大学著

この技術を開発したKAUSTの研究者らによると、唾液中のグルコースレベルを測定するセンサーのプロトタイプは、最終的には人々が糖尿病を監視するための簡単で迅速かつ痛みのない方法を提供する可能性があるという。

糖尿病は、体が血糖値を調節できない場合に起こる病気です。 血糖値の上昇は心血管疾患やその他の症状を引き起こす可能性があるため、糖尿病患者は血糖値を適度なレベルに維持することが重要です。

糖尿病患者は伝統的に、1日に数回指を刺して一滴の血液を分析する装置を使用して血糖値を監視してきました。 最近では、埋め込み型センサーを使用して、不快な針を刺すことなく継続的に血糖値を監視できるようになりましたが、これらのデバイスは血糖値が低い場合には精度が低くなる可能性があり、子供向けには承認されていません。

血糖値を監視するより便利な方法は、血糖値と相関がある唾液を検査することです。 しかし、唾液中のグルコース濃度は血液中よりもはるかに低いため、高度な実験器具がなければ正確に測定することが困難でした。

KAUST チームは現在、薄膜トランジスタをベースにした高感度グルコース検出器を作成しました。 これらの小型、軽量、低電力デバイスは、安価な使い捨てセンサーとして大量生産に適している可能性があるとチームメンバーのアビナブ・シャルマ氏は述べています。 「唾液を媒体として使用する使いやすい非侵襲性血糖測定装置は、世界中の何百万もの患者の人生を変える可能性があります」と彼は言います。

トランジスタには、酸化インジウムと酸化亜鉛という半導体の薄層が含まれており、その上に酵素グルコースオキシダーゼが配置されています。 唾液のサンプルをセンサー上に置くと、特定の酵素が存在するグルコースを酸化して D-グルコノラクトンと過酸化水素を生成します。 過酸化水素の電気酸化により電子が生成され、この電子が半導体層に入ります。 これにより半導体を流れる電流が変化し、この効果の大きさがサンプル内のグルコース濃度を示します。

研究者らは、さまざまな量のグルコースを添加したヒトの唾液サンプルを使用してデバイスをテストし、また、テストを受ける前に絶食したボランティアの唾液も分析した（唾液中のグルコースレベルは食後すぐの血糖値と相関しない可能性がある）。

彼らは、この装置が 1 分以内に広範囲のグルコース濃度を正確に測定できることを発見しました。 重要なのは、フルクトースやスクロースなどの糖誘導体を含む、唾液中の他の分子によってセンサーが妨害されなかったことです。 デバイスの感度は時間の経過とともに低下しましたが、室温で 2 週間保管した後でも良好なパフォーマンスを維持しました。