Microneedle-based Transdermal Sensing of Electrolytes: Towards A Metabolic Panel-

基于微针的电解质透皮传感:迈向代谢组 -

基本信息

  • 批准号:
    8881174
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-08-01 至 2016-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The metabolic panel has emerged as the standard line of inquiry for initial screening as well as follow-up assessment in the healthcare domain. Administered via blood draw in the clinical setting, the metabolic panel consists of assessing 14 unique blood-borne analytes indicative of renal and hepatic function, electrolyte and fluid balance, diabetes mellitus, kidney disease, and hypertension. Despite the clinical utility of the metabolic panel, the process of drawing blood is inconvenient, painful, and can only provide a snapshot of the patient's metabolic function at a particular moment in time, thereby limiting its utility for monitoring chronic conditions. However, in order to be effective, treatment of chronic conditions entails a concerted and proactive effort to manage healthcare throughout the daily routine, which would be substantially enhanced if circulating metabolite and electrolyte levels were able to be quantified on a continuous (rather than intermittent) basis. This project aims to address the above limitations of a conventional metabolic panel via the development of a "Metabolic-Panel-on-A-Chip". The proposed device leverages our team's latest innovations in electrochemistry, 3D-printing, conducting polymers, and surface functionalization to tender the real-time profile of blood-based electrolytes in a minimally-invasive, pain-free fashion, thereby leading to substantially improved clinical outcomes among the general population as well as those afflicted with chronic disease. Expected outcomes from this research project include: (1) the development of minimally-invasive microneedle arrays containing electrochemical transducers that exhibit chemical selectivity towards sodium, potassium, chloride, and bicarbonate ions and (2) the ability to fabricate the said microneedle arrays employing high-throughput, low- cost 3D-printing methods. This agglomerates innovative techniques for the functionalization of the microneedle contingents and relies on the development of ion-selective membranes in connection with novel methods of electrochemical transduction. The salient features of this transdermal biosensor platform include high sensitivity, stability, selectivity, simplicity, versatility, and robustness at a price that is amenable to widespread healthcare adoption. The proposed microneedle array biosensor will thus fill a long-standing void by enabling the healthcare provider to record, archive, and assess the metabolic response of the patient to the administration of various medical treatments, medications, and therapies, resulting in improved management of chronic disease.
描述(由申请人提供):代谢面板已成为初始筛查的标准查询线以及医疗保健领域中的后续评估。代谢面板在临床环境中通过抽血进行给药,包括评估14种独特的血液传播分析物,指示肾功能和肝功能,电解质和液体平衡,糖尿病,肾脏疾病,肾脏疾病和高血压。尽管代谢面板的临床实用性,但吸血的过程还是不方便的,痛苦的,并且只能在特定时刻提供患者代谢功能的快照,从而限制了其监测慢性病的实用性。但是,为了有效,对慢性疾病的治疗需要一致和积极的努力来管理整个日常医疗保健,如果循环代谢物和电解质水平能够在连续(而不是间歇性)的基础上进行量化,这将大大增强。该项目旨在通过开发“芯片代谢面板”来解决传统代谢面板的上述局限性。拟议的设备利用了我们团队在电化学,3D打印,指挥聚合物和表面功能化方面的最新创新,以使基于血液的电解质的实时概况在微不足道的,无疼痛的方式中,从而导致一般人群中的临床疾病以及患有慢性疾病的临床效果,从而大大改善了临床结果。该研究项目的预期结果包括:(1)开发含有电化学传感器的微型侵入性微针阵列,这些阵列具有对钠,钾,氯化物和碳酸氢盐离子的化学选择性,以及(2)能够构建高发射式,低成本成本的3D涂抹方法的上述微对阵列的能力。这是针对微对分的功能化的创新技术,并依赖于与新型电化学转导方法有关的离子选择性膜的发展。该透皮生物传感器平台的显着特征包括高灵敏度,稳定性,选择性,简单性,多功能性和鲁棒性,价格可用于广泛采用医疗保健。因此,拟议的微针阵列生物传感器将通过使医疗保健提供者能够记录,存档和评估患者对各种医疗治疗,药物和治疗的给药的代谢反应,从而填补长期的空隙,从而改善慢性病的治疗。

项目成果

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