Wearable Contact Lens Biosensors for Continuous Glucose Monitoring Using Smartphones

持续监测 可穿戴计算机 材料科学 生物传感器 制作 纳米技术 光学 光电子学 计算机科学 嵌入式系统 运营管理 医学 物理 病理 经济 替代医学
作者
Mohamed Elsherif,Muhammad Hassan,Ali K. Yetisen,Haider Butt
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:12 (6): 5452-5462 被引量:293
标识
DOI:10.1021/acsnano.8b00829
摘要

Low-cost, robust, and reusable continuous glucose monitoring systems that can provide quantitative measurements at point-of-care settings is an unmet medical need. Optical glucose sensors require complex and time-consuming fabrication processes, and their readouts are not practical for quantitative analyses. Here, a wearable contact lens optical sensor was created for the continuous quantification of glucose at physiological conditions, simplifying the fabrication process and facilitating smartphone readouts. A photonic microstructure having a periodicity of 1.6 μm was printed on a glucose-selective hydrogel film functionalized with phenylboronic acid. Upon binding with glucose, the microstructure volume swelled, which modulated the periodicity constant. The resulting change in the Bragg diffraction modulated the space between zero- and first-order spots. A correlation was established between the periodicity constant and glucose concentration within 0–50 mM. The sensitivity of the sensor was 12 nm mM–1, and the saturation response time was less than 30 min. The sensor was integrated with commercial contact lenses and utilized for continuous glucose monitoring using smartphone camera readouts. The reflected power of the first-order diffraction was measured via a smartphone application and correlated to the glucose concentrations. A short response time of 3 s and a saturation time of 4 min was achieved in the continuous monitoring mode. Glucose-sensitive photonic microstructures may have applications in point-of-care continuous monitoring devices and diagnostics at home settings.
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