一種可穿戴的石墨烯貼片有一天可以透過測量汗液中的糖分，然後透過皮膚輸送必要劑量的糖尿病藥物，從而維持人們健康的血糖水平（自然·奈米技術，2016年，DOI：10.1038/nnano.2016.38）。
該裝置使科學家們離糖尿病護理領域的“夢寐以求的獎品”更近了一步：一種無創監測和控制血糖水平的方法，理查德·蓋伊在一篇關於這項新工作的評論中寫道。
目前，大多數糖尿病患者透過扎手指並測試由此產生的血滴來追蹤他們的血糖水平。對於必須定期監測血糖水平的人來說，這可能是一種字面意義上的痛苦。“很多人不喜歡把東西扎進皮膚，”蓋伊說。
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大約15年前，食品藥品管理局批准了一種名為 GlucoWatch Biographer 的無創血糖監測裝置。患者將其佩戴在手腕上，它使用小電流從皮膚的組織間液中提取葡萄糖。蓋伊告訴《化學與工程新聞》，它並沒有流行起來，部分原因是它不便於使用者使用。
對於新的貼片，由首爾國立大學的金大亨領導的研究人員決定檢測汗液中的葡萄糖，因為之前的研究表明，汗液中的糖含量與血液中的糖含量相匹配。其他研究小組也開發出了可以分析汗液中生物分子的裝置（C&EN，2016 年 2 月 1 日，第 11 頁）。
新裝置使用氟聚合物 Nafion 層來吸收汗液並將其輸送到裝置的感測器，這些感測器構建在改性石墨烯上。該團隊用金原子摻雜石墨烯，並用電化學活性材料對其進行功能化，以實現檢測葡萄糖所需的反應。
在貼片的葡萄糖感測器中，葡萄糖氧化酶與糖反應併產生過氧化氫，過氧化氫透過電化學反應從摻雜的石墨烯中提取電流。這產生一個與存在的葡萄糖量成比例的電訊號。該貼片還包含 pH 值和溫度感測器，以幫助確保葡萄糖感測器的訊號準確反映汗液中糖的濃度。
當兩名健康志願者佩戴該貼片時，測量的葡萄糖水平（包括餐後峰值）與商用血糖儀的水平相符。為了監測血糖水平，該貼片將其感測器訊號傳送到一個裝置進行分析，然後將資料無線中繼到智慧手機。
該貼片的藥物輸送部分由一系列 1 毫米高的聚合物微針組成，這些微針可以刺穿皮膚。每根針由糖尿病藥物二甲雙胍和可溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮的混合物製成。針頭塗有一層十三烷酸。金和石墨烯網格位於微針陣列的頂部，充當可以熔化塗層的加熱器。一旦十三烷酸熔化，針頭就會在皮膚中溶解並釋放其藥物有效載荷。
當研究人員僅將藥物輸送元件應用於糖尿病小鼠的胃部時，他們可以輸送足夠的二甲雙胍，在 6 小時內將動物升高的血糖水平降低 50% 以上。
蓋伊認為，貼片的感測器部分比藥物輸送元件更接近實際應用。他說，為了使藥物輸送系統實用，研究人員必須儘可能縮小微針陣列的尺寸。這意味著他們必須找到一種低劑量有效的藥物。
至於該裝置的葡萄糖檢測部分，蓋伊想知道使用者需要多久校準一次感測器以確保讀數準確。
儘管如此，他稱該貼片為令人印象深刻的概念驗證。
本文經化學與工程新聞許可轉載（© 美國化學學會）。該文章於2016年3月24日首次發表。