Biosensors 2022, 12, 137.
Progress of Polyaniline Glucose Sensors for Diabetes Mellitus Management Utilizing Enzymatic and Non-Enzymatic Detection
Velia Osuna, Alejandro Vega-Rios, Erasto Armando Zaragoza-Contreras, Iván Alziri Estrada-Moreno, Rocio B. Dominguez
Прогресс в разработке полианилиновых датчиков глюкозы для лечения сахарного диабета с использованием ферментативного и неферментативного обнаружения
Аннотация
Сахарный диабет (СД) представляет собой нарушение обмена веществ, характеризующееся наличием гипергликемии из-за дефектов секреции инсулина, действия инсулина или того и другого. Осложнения СД включают нефропатию, нейропатию, ретинопатию, повреждение стопы, кожные заболевания, повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний и деменцию, и это лишь некоторые из них. При этом СД можно разделить на четыре категории:
- Диабет 1-го типа (СД1): связан с аутоиммунным разрушением β-клеток, что обычно приводит к абсолютной недостаточности инсулина.
- Сахарный диабет 2-го типа (СД2): вызывается прогрессирующей потерей адекватной секреции инсулина β-клетками, обычно на фоне резистентности к инсулину.
- Гестационный СД: высокий уровень глюкозы, диагностируемый во втором или третьем триместре беременности без предшествующего диабета в анамнезе.
- Другие специфические типы диабета, например, синдромы моногенного диабета, заболевания экзокринной части поджелудочной железы и диабет, вызванный лекарствами или химическими веществами.
В настоящее время 537 млн человек трудоспособного возраста (20–79 лет) имеют диагностированный или недиагностированный СД. Прогнозируется, что это число увеличится до 643 млн, а затем до 783 млн к 2030 и 2045 годам соответственно.
Кроме того, наиболее значительный рост произойдет в регионах, где экономика переходит от статуса с низким уровнем дохода к среднему.
Тревожный рост распространенности СД во всем мире повысил интерес к разработке простых в использовании устройств для поддержки диагностики и лечения. Эти устройства требуют точной самооценки уровня глюкозы, так называемого золотого стандарта мониторинга сахарного диабета. В частности, непрерывный мониторинг уровня глюкозы — это инструмент, который значительно помогает предотвратить риск других сопутствующих заболеваний, вызванных диабетом, позволяя людям вести здоровый образ жизни, избегая дорогостоящих и летальных диабетических осложнений на поздних стадиях.
Измерение уровня глюкозы является фундаментальным инструментом в ежедневном мониторинге состояния пациентов с СД. Несмотря на наличие устоявшегося рынка датчиков уровня глюкозы, растущее число случаев СД способствует интенсивным исследованиям с целью создания точных систем для мониторинга уровня глюкозы. Полианилин (PAni) представляет собой проводящий полимер с линейно-сопряженной основной цепью с последовательностями одинарных C–C и двойных C=C связей. Эта уникальная структура создает привлекательные характеристики, такие как проводимость, биосовместимость, устойчивость к воздействию окружающей среды, настраиваемые электрохимические свойства и антибактериальная активность, для проектирования сенсорных систем. В последние годы активно разрабатывались датчики глюкозы на основе PAni (PBGS), использующие либо ферментативные, либо неферментативные принципы. В этих устройствах PAni играл роль проводящего материала для переноса электронов, биосовместимой матрицы для ферментативной иммобилизации или чувствительного слоя для обнаружения. В этом обзоре мы рассмотрели развитие PBGS с 2015 года по настоящее время, хотя он и не является исчерпывающим. В нем представлен обзор достижений в области ферментативных и неферментативных PBGB PBGS для самоконтроля и непрерывного контроля уровня глюкозы в крови. Кроме того, представлены и обсуждены ограничения PBGB PBGS для перехода к надежной и стабильной технологии и проблемы, связанные с их внедрением.
doi.org
Перевод на русский язык научной статьи осуществлен в соответствии с условиями открытой лицензии Creative Commons Attributions (CC BY) (
Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0)
