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全球首创:糖尿病患者的无创血糖检测

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纽卡斯尔大学为糖尿病患者发明了无创血糖检测方法。这项世界首创已获得630万澳元的资金建立生产设施,消费者在不久将来就可以在市面上买到该检测装置。

由澳洲政府现代制造计划医疗产品优先项目出资建立的世界级生产设施,将会把这项长达20年的研究转化为平民百姓都能买到的商品,惠及全球超过4.6亿的糖尿病患者。

全球首个糖尿病无创血糖检测方法

纽卡斯尔大学物理学家和研究负责人Paul Dastoor教授说,他在有机电子中心(Centre for Organic Electronics)的团队和商务合作伙伴同时也是资金获得方的GBS公司正紧密合作,在纽卡斯尔建立一个专门生产的设施。


他说:“设施的建设会在今年启动,第一批测试检测装置将于2023年投入生产。”


“超过4.6亿的患者需要经常测试血糖,所以这项技术的需求量很大,而且还有机会为本地及其他地区带来更多高科技工作的机会。”


iQ全球集团(iQ Group Global)首席执行官George Syrmalis博士补充说:“我们(集团)整个商业模式都是围绕把研究发现转化为满足医疗需求的产品。”


“建立专门生产我们血糖生物传感器的高科技设施可以为当地带来就业机会,但最重要的是让糖尿病患者受益,他们至今还是需要每天针扎手指好几次去监测自身血糖水平。而政府的这一笔资金来得太及时了,因为我们正准备做临床测试。”


纽卡斯尔大学校长 Alex Zelinsky AO教授则表示,该项目非常有力地体现了大学去年正式实施的“展望未来战略计划”的方向。


他说:“通过由我们的学生、教职员工及各大社区制定的战略计划,我们致力将纽卡斯尔打造成各项创新的最终试验地区,推动对新产业的投资,这些新产业将会创造就业机会。而这个项目就是战略计划的具体例子,又一次让我们地区自豪。”

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纽卡斯尔大学研究团队:(从左到右)Daniel Elkingtong博士、Paul Dastoor教授、Nathan Cooling 博士、Pankaj Kumar博士、Swee Lu Lim博士

唾液血糖生物传感器:检测原理

这项唾液检测是继60年代推出的血糖测试之后首个重大创新,将会淘汰目前1型和2型糖尿病人疼痛的针扎手指测试。


创新的灵感源自Dastoor教授的妻子。她是一名小学教师,在学校帮助幼儿监测血糖水平。


Dastoor教授说,“每当午餐铃响后,大部分孩子都跑向操场,少数不幸的孩子就要留下来,每次吃饭前伸出小手扎针测血糖,看着太心疼了。”


“我们希望让这个世界的人餐前都不用再流血。”


说着容易但实际有很多困难,因为唾液中的葡萄糖浓度仅仅是血液的百分之一。


“研究的其中一项挑战是解决唾液中葡萄糖含量极其微小的问题。因为浓度太小,所以需要研发一个非常强大的平台来检测它。唾液中还含有大量的其他杂质,还需要排除它们来确保检测结果准确。”


这种传感器的大小类似于一小条口香糖,甚至更薄,可以检测出唾液中含量微小的物质,非常强大。


Dastoor教授说:“有了这个高度灵敏的平台,我们第一次能够检测出唾液中的葡萄糖。”


传感器涂有一种叫葡萄糖氧化酶的天然酶,接触唾液后便会产生电信号,通过检测和测量后显示高度准确的葡萄糖水平,可通过智能手机查看并将数据存储在云端。

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其他应用

这种传感器还可以运用在130种的检测中,包括癌症标记物、激素和过敏原的检测。


Dastoor教授说:“这种生物传感器属于一项“平台技术”,能广泛运用在检测辨识疾病的不同物质上。我们已经在寻找可以识别癌症、激素和过敏原的物质。”


生物传感器还可以帮助新冠测试。目前Dastoor教授的团队正与哈佛大学怀斯生物启发工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)合作,将传感器平台做成非侵入性的新冠检测工具。


Dastoor教授提到,“怀斯研究所开发了一种可接洽生物传感器平台的防污涂层,提供了一种可以大规模打印在塑料条上的新冠测试工具。”

生产原理

Dastoor教授和团队早在纽卡斯尔大学的能源和资源研究所(NIER)设立了一个小型“校园工厂”,里面包括油墨合成、定制打印及设备制造等工序。


教授说道,“我们已经在实验室建了一个商业规模的设施,但这是一个用于推进我们其他技术的共享资源,如需求量很大的印刷太阳能电池板(如下图)。在亨特地区专门建立一个生产传感器的设施可以大大增加我们这个唾液检测装置的产量,满足全球需求。”


“校园工厂”获得澳大利亚国家制造设施(Australian National Fabrication Facilities, ANFF)材料节点的支持,并拥有新兴行业“功能性印刷”的最前端技术。“功能性印刷”意味着打印机不再用于打印文本和图像,而是生产印刷的电子或“功能性”设备。

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Dastoor教授实验室里的卷对卷(reel-to-reel)打印机曾印刷过葡萄酒标签。


教授的团队将新旧技术结合于功能性印刷中,把专有电子油墨用在传统打印机里,实现先进材料的低成本生产。


他说,“这是我们第一次做到将印刷电子学与生物传感相结合。这意味着我们可以使用能印刷上亿的传感器和低成本的打印设备去检测像葡萄糖这样的分子。”


与此同时,功能性印刷可以重振萎缩的传统印刷制造业。


传统印刷业的中断搁置了大量有用的设备,而采用功能性印刷技术去生产唾液检测装置可以让这些闲置的设备重新投入使用,重振境内制造业并为技术工人创造就业机会。

纳斯达克上市

唾液检测装置最初于2016年授权给商业研究伙伴iQ全球集团 --- 一家为病人开发无创实时诊断测试的生命科学公司。2020年圣诞节前夕,检测装置以GBS Inc公司名义在纳斯达克上市,在首次公开募股中筹得2160万美元(2740万澳币)。


这是纽卡斯尔大学首个出现在国际证券交易所的创新,自上市之后一直处于快速商业化的轨道上。


Dastoor教授说:“看着这种检测装置上架并改变着千千万万人的生活是很有满足感的事情,这也是我们坚持的原因。”