糖尿病的管理需要胰島素治療、管理飲食,監測血糖水平以及進行有規律的體力活動。目前研究人員正在多方面尋找治療和或可能治愈I型和II型糖尿病的方法,比如從從死藤水(ayahuasca)中分離化學成分以治療I型糖尿病、使用干細胞逆轉II型糖尿病等。根據市場研究和咨詢公司GlobalData的預測,全球I型糖尿病的治療市場預計將從2013年的66億美元,增長一倍至2023年的135億美元。
近日,美國俄勒岡州立大學的工程師使用一種名為電流體動力噴射(electrohydrodynamic jet)的3D打印技術,改進了通常供I型糖尿病患者使用的葡萄糖傳感器。改進后的葡萄糖傳感器成本更低、效果更好、患者用起來更加舒適。
為了創建這種新型傳感器,研究人員用微觸點打印和蝕刻將金膜刻在襯底上。
什么是電流體動力噴射(electrohydrodynamic jet)3D打印技術
電流體動力噴射打印的工作方式類似一臺普通的2D噴墨打印機,但它使用專門的材料制造出尺寸更加精細的墨滴。例如,在俄勒岡州,工程師正在一種生物材料,如酶,來代替墨水。該技術將被用于制造一個使用單一入口點的“人工胰臟”,只用一個導管,以改進需要四個入口點的現有系統。目前,帶四個入口點的系統需要做成一種皮帶的形式戴在腰部。
“這項技術,以及在此基礎上的其它應用可能會改善病人的健康、舒適度和糖尿病管理等工作。”俄勒岡州立大學的化學工程副教授Greg Herman說。它可以通過提供持續恒定地監測血糖濃度,配合可提供胰島素和胰高血糖素的便攜式輸液泵,把患者的血糖維持在安全水平。

該研究小組得到了美國國立衛生研究院(NIT)的支持,并將其發現發表在了《ECS固態科學與技術雜志(ECS Journal of Solid State Science and Technology)》上。
如果不仔細地控制血糖水平,I型糖尿病可導致嚴重的健康并發癥,包括視網膜病變、失明、神經病變、腎臟和心臟疾病等。
研究人員說,這種新系統也可以幫助確診為II型糖尿病的患者。而且除了檢測血糖之外,它還具備進行其它生物測量的能力。
使用這種新技術的優點
改進后的裝置侵入性更小,使用了較少的處理步驟,避免了浪費,成本更低、更精確。“這些都是一次性的裝置,只能連續使用一周左右,然后就需要更換。”Herman補充道。“使用其它制造方法可能造成高達90%的材料浪費。”
新的電流體噴射工藝中的一個重要的部分是塑料基片的使用,這種塑料基片有保鮮膜那么細,工程師主要用它把傳感器綁在導管上。
“使用傳統的方法把這些傳感器做在這樣的塑料薄膜上具有很大的難度,但是我們發現,3D打印的方法簡化了工藝,并導致成本要低得多。”俄勒岡州立大學的電氣工程教授John Conley說。
目前,俄勒岡州立大學已申請技術專利。同時,俄勒岡州波特蘭市的Pacific Diabetes Technologies公司正在商業化該系統。該公司正在進行動物實驗,從目前來看進入醫療市場并沒有任何障礙,Herman教授稱。