Mitteinvasiivne veresuhkru mõõtmise meetod võib asendada diabeedi sõrmejälgede testid

Mitteinvasiivne veresuhkru mõõtmise meetod võib asendada diabeedi sõrmejälgede testid

MIT-s välja töötatud mitteinvasiivne meetod veresuhkru taseme mõõtmiseks võib säästa diabeeti põdevaid patsiente sõrmi mitu korda torkimast.

MIT-i meeskond kasutas Ramani spektroskoopiat - tehnikat, mis paljastab kudede keemilise koostise, kiiritades neid infrapuna- või nähtava valgusega -, et töötada välja kingakarbi suurune seade, mis suudab mõõta veresuhkru taset ilma nõelata.

Tervel vabatahtlikul testimisel leidsid teadlased, et nende seadme mõõtmised olid sarnased kaubanduslike pideva glükoosimonitooringu anduritega saadud mõõtudega, mis nõuavad naha alla juhtme implanteerimist. Kuigi selles uuringus esitatud seade on kantava andurina kasutamiseks liiga suur, on teadlased sellest ajast alates välja töötanud kantava versiooni, mida nad nüüd väikeses kliinilises uuringus katsetavad.

Pikka aega oli sõrmepulk veresuhkru mõõtmise standardmeetod, kuid keegi ei taha oma sõrme iga päev mitu korda päevas torkida. Loomulikult ei mõõda paljud diabeetikud oma veresuhkru taset adekvaatselt, mistõttu võivad tekkida tõsised tüsistused. Kui suudame toota suure täpsusega mitteinvasiivse glükoosimonitori, saavad sellest uuest tehnoloogiast kasu peaaegu kõik diabeediga patsiendid.

Jeon Woong Kang, MIT teadlane ja uuringu juhtiv autor

MIT-i järeldoktor Arianna Bresci on uue uuringu juhtiv autor, mis ilmub täna ajakirjasAnalüütiline keemia. Teised autorid on Peter So, MIT Laser Biomedical Research Center (LBRC) direktor ja MIT bioinseneri ja masinaehituse professor ning Youngkyu Kim ja Miyeon Jue Lõuna-Koreas asuvast biotehnoloogiaettevõttest Apollon Inc.

Mitteinvasiivne glükoosi mõõtmine

Kui enamik diabeetikuid mõõdab oma veresuhkru taset vere võtmise ja glükomeetriga testimise teel, siis mõned kasutavad kantavaid monitore, mille andur on sisestatud naha alla. Need andurid võimaldavad pidevat glükoosi mõõtmist interstitsiaalsest vedelikust, kuid võivad põhjustada nahaärritust ja neid tuleb vahetada iga 10–15 päeva järel.

Lootes välja töötada kantavad glükoosimonitorid, mis oleksid patsientidele mugavamad, on MIT-i LBRC teadlased otsinud Ramani spektroskoopial põhinevaid mitteinvasiivseid andureid. Seda tüüpi spektroskoopia paljastab koe või rakkude keemilise koostise, analüüsides, kuidas infrapunavalgus hajub või kaldub kõrvale, kui see tabab erinevat tüüpi molekule.

2010. aastal näitasid LBRC teadlased, et nad suudavad arvutada glükoosisisaldust kaudselt, võttes aluseks naharakke katva interstitsiaalse vedeliku Ramani signaalide ja vere glükoositaseme võrdlusmõõtmise. Kuigi see lähenemine andis usaldusväärsed näidud, ei olnud glükomeetrile ülekandmine otstarbekas.

Hiljuti teatasid teadlased läbimurdest, mis võimaldas neil mõõta glükoosi Ramani signaale otse nahalt. Tavaliselt on see glükoosisignaal liiga väike, et seda eristada kõigist teistest koe molekulide tekitatud signaalidest. MIT-i meeskond leidis viisi, kuidas filtreerida välja suur osa soovimatust signaalist, valgustades nahale erineva nurga all infrapuna-lähedast valgust, millest kogus saadud Ramani signaali.

Teadlased tegid need mõõtmised umbes lauaprinteri suurusega seadmetega ja on sellest ajast alates töötanud seadme jalajälge veelgi vähendamise nimel.

Oma uues uuringus suutsid nad välja töötada väiksema seadme, analüüsides Ramani spektris vaid kolme riba - spektripiirkondi, mis vastavad konkreetsetele molekulaarsetele tunnustele.

Tavaliselt võib Ramani spekter sisaldada umbes 1000 riba. MIT-i meeskond leidis aga, et nad saavad määrata veresuhkru taset, mõõtes vaid kolme riba – üks glükoosist pluss kaks taustamõõtmist. Selline lähenemine võimaldas teadlastel vähendada vajalike seadmete hulka ja maksumust ning teostada mõõtmised odava kingakarbi suuruse seadmega.

"Eeldes kogu spektri hõivamisest, mis sisaldab palju üleliigset teavet, piirdume kolme valitud ribaga umbes 1000-st," ütleb Bresci. "See uus lähenemisviis võimaldab meil muuta Ramani-põhistes seadmetes tavaliselt kasutatavaid komponente, säästes ruumi, aega ja kulusid."

Kantava anduri poole

MIT Center for Clinical Translation Research (CCTR) läbi viidud kliinilises uuringus kasutasid teadlased uut seadet tervel vabatahtlikul nelja tunni jooksul mõõtmiste tegemiseks. Kui katsealune asetas oma käe seadmele, paistis mõõtmiseks läbi väikese klaasakna nahale ligi-infrapunakiir.

Iga mõõtmine kestab veidi üle 30 sekundi ja teadlased tegid iga viie minuti järel uue mõõtmise.

Uuritav tarbis uuringu ajal kahte 75-grammist glükoosijooki, mis võimaldas teadlastel jälgida olulisi muutusi veresuhkru kontsentratsioonis. Nad leidsid, et Ramani-põhise seadme täpsus oli sarnane kahe müügiloleva invasiivse glükoosimonitoriga, mida katsealune kandis.

Pärast selle uuringu lõpetamist on teadlased välja töötanud väiksema, umbes iPhone'i suuruse prototüübi, mida nad praegu katsetavad MIT CCTR-is tervetel ja diabeedieelsetel vabatahtlikel kantava monitorina. Järgmisel aastal plaanivad nad koostöös kohaliku haiglaga läbi viia suurema uuringu, milles osalevad diabeetikud.

Teadlased töötavad ka selle kallal, et muuta seade veelgi väiksemaks, umbes kella suuruseks. Lisaks otsivad nad viise, kuidas tagada, et seade saaks täpseid näitu erineva nahatooniga inimestelt.

Uuringut rahastasid riiklikud terviseinstituudid, Korea VKEde tehnoloogia- ja teabeedenduse agentuur ning Apollon Inc.

Allikad: