東京大学 生産技術研究所の研究グループは、皮膚に貼るだけで容易に血糖値を測れる「マイクロニードルパッチ型センサー」を開発した。痛みを感じることなく、数分以内に肉眼で血糖値の高低を判断できるという。

 使い捨ての使用を想定する。安価での量産が可能としている。

マイクロニードルパッチ型センサーの使用イメージ(出所:東京大学 生産技術研究所)

 開発したパッチの基板には紙を用いた。片面には、多数の極小の針(マイクロニードル)が並ぶ。もう片面には血糖値のセンサーが配置されており、互いがつながっている。

PLGA(生体分解性ポリマー)の多孔質マイクロニードルアレー(出所:東京大学 生産技術研究所)

 マイクロニードルにはたくさんの穴が空いており、外部からエネルギーを与えなくても毛細管力で微量の細胞間質液が皮下から採取される。これを血糖値センサーで継続的に測定する。

 マイクロニードルは尖端の直径が50μm以内、長さが0.8mmほどと小さいため、皮膚にパッチを貼っても痛みはない。生体内で溶けるポリマーでできており、体内に針が残留しても害がないとしている。

グルコース濃度により色の変化で肉眼でも計測可能なセンサーを形成した紙のシートにつながっているマイクロニードルパッチ(出所:東京大学 生産技術研究所)

 血糖値センサーには、グルコースオキシダーゼとグルコースペルオキシダーゼという2種類の酵素と染料色素(テトラメチルベンジジン)を組み合わせた。発色明度の変化を指標として、血糖値の高低を肉眼で容易に測定できる。

デバイスの概念図。(a)は肌に貼り付けたマイクロニードルのセンサー紙シートパッチの模式図。(b)はマイクロニードルアレー層と酵素による比色分析法を用いる紙シート上のセンサー層などを示している。(c)は、多孔質のマイクロニードルの概念。皮下間質液を吸収し、その中のグルコース濃度の差によって、センサー層での発色明度を変化させ、肉眼でもグルコースの濃度を判断できる。携帯カメラ−や既存の画像処理技術を融合し、輝度値を定量化することも可能という(出所:東京大学 生産技術研究所)

 今後は、センサーの開発を進めることで、血糖値以外にもコレステロールやホルモン、さまざまなバイオマーカーなどを、低侵襲かつ継続的に自分で測定できる、在宅健康診断用の「生体分解性マイクロニードル医療パッチ」へと応用していく考え。なお、今回の成果は、国際学術誌「Medical Devices & Sensors」のオンライン版で公開された。


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