Ei-invasiivinen menetelmä verensokerin mittaamiseksi voisi korvata sormenjälkitestit diabeteksen varalta

Ei-invasiivinen menetelmä verensokerin mittaamiseksi voisi korvata sormenjälkitestit diabeteksen varalta

MIT:ssä kehitetty ei-invasiivinen menetelmä verensokeritasojen mittaamiseksi voisi säästää diabetespotilaita joutumasta pistelemään sormiaan useita kertoja.

MIT-tiimi käytti Raman-spektroskopiaa - tekniikkaa, joka paljastaa kudosten kemiallisen koostumuksen säteilyttämällä niitä lähi-infrapuna- tai näkyvällä valolla - kehittääkseen kenkälaatikon kokoisen laitteen, jolla voidaan mitata verensokeritasoja ilman neuloja.

Kun testattiin terveellä vapaaehtoisella, tutkijat havaitsivat, että heidän laitteensa mittaukset olivat samankaltaisia ​​kuin kaupallisilla jatkuvatoimisilla glukoosimittausantureilla, jotka vaativat langan implantoinnin ihon alle. Vaikka tässä tutkimuksessa esitetty laite on liian suuri käytettäväksi puettavana anturina, tutkijat ovat sittemmin kehittäneet puettavan version, jota he testaavat nyt pienessä kliinisessä tutkimuksessa.

Sormenpää oli pitkään vakiomenetelmä verensokerin mittaamiseen, mutta kukaan ei halua pistää sormeaan joka päivä, useita kertoja päivässä. Tietenkin monet diabeetikot eivät mittaa verensokeritasoaan riittävästi, mikä voi johtaa vakaviin komplikaatioihin. Jos pystymme valmistamaan noninvasiivisen glukoosimittarin suurella tarkkuudella, melkein jokainen diabeetikko hyötyy tästä uudesta tekniikasta.

Jeon Woong Kang, MIT-tutkija ja tutkimuksen johtava kirjoittaja

MIT:n tohtorintutkija Arianna Bresci on johtava kirjoittaja uudessa tutkimuksessa, joka ilmestyy lehdessä tänäänAnalyyttinen kemia. Muita kirjoittajia ovat Peter So, MIT Laser Biomedical Research Centerin (LBRC) johtaja ja MIT:n biotekniikan ja konetekniikan professori, sekä Youngkyu Kim ja Miyeon Jue Apollon Inc:stä, Etelä-Koreassa sijaitsevasta bioteknologiayrityksestä.

Ei-invasiivinen glukoosimittaus

Vaikka useimmat diabetespotilaat mittaavat verensokeritasoaan ottamalla verta ja testaamalla sitä glukoosimittarilla, jotkut käyttävät puettavia monitoreja, joiden anturi on sijoitettu aivan ihon alle. Nämä anturit mittaavat jatkuvia glukoosimittauksia interstitiaalisesta nesteestä, mutta voivat aiheuttaa ihoärsytystä, ja ne on vaihdettava 10–15 päivän välein.

MIT:n LBRC:n tutkijat ovat etsineet Raman-spektroskopiaan perustuvia noninvasiivisia antureita toivoen kehittää puettavia glukoosimittareita, jotka olisivat mukavampia potilaille. Tämäntyyppinen spektroskopia paljastaa kudosten tai solujen kemiallisen koostumuksen analysoimalla, kuinka lähi-infrapunavalo hajoaa tai taipuu, kun se osuu erityyppisiin molekyyleihin.

Vuonna 2010 LBRC:n tutkijat osoittivat, että he pystyivät laskemaan glukoositasot epäsuorasti vertaamalla ihosoluja peittävästä interstitiaalisesta nesteestä peräisin olevia Raman-signaaleja ja veren glukoositasojen vertailumittausta. Vaikka tämä lähestymistapa tuotti luotettavia lukemia, se ei ollut käytännöllistä siirtää glukoosimittariin.

Äskettäin tutkijat raportoivat läpimurrosta, jonka avulla he pystyivät mittaamaan glukoosi-Raman-signaaleja suoraan iholta. Normaalisti tämä glukoosisignaali on liian pieni erotettavaksi kaikista muista kudoksen molekyylien tuottamista signaaleista. MIT-tiimi löysi tavan suodattaa suuri osa ei-toivotusta signaalista valaisemalla lähi-infrapunavaloa iholle eri kulmassa, josta se keräsi tuloksena olevan Raman-signaalin.

Tutkijat tekivät nämä mittaukset noin pöytätulostimen kokoisilla laitteilla ja ovat sittemmin pyrkineet vähentämään laitteen jalanjälkeä entisestään.

Uudessa tutkimuksessaan he pystyivät kehittämään pienemmän laitteen analysoimalla vain kolme kaistaa - spektrialueita, jotka vastaavat tiettyjä molekyyliominaisuuksia - Raman-spektrissä.

Tyypillisesti Raman-spektri voi sisältää noin 1000 kaistaa. MIT-tiimi kuitenkin havaitsi, että he pystyivät määrittämään verensokeritasot mittaamalla vain kolme vyöhykettä - yksi glukoosista ja kaksi taustamittausta. Tämän lähestymistavan ansiosta tutkijat pystyivät vähentämään tarvittavien laitteiden määrää ja kustannuksia ja suorittamaan mittauksen edullisella kenkälaatikon kokoisella laitteella.

"Kun jätimme kaappaamatta koko spektrin, joka sisältää paljon ylimääräistä tietoa, rajoitamme itsemme kolmeen valittuun kaistaan ​​noin 1 000:sta", Bresci sanoo. "Tämä uusi lähestymistapa antaa meille mahdollisuuden muokata Raman-pohjaisissa laitteissa yleisesti käytettyjä komponentteja, mikä säästää tilaa, aikaa ja kustannuksia."

Kohti puettavaa anturia

MIT Center for Clinical Translation Research (CCTR) -keskuksessa tehdyssä kliinisessä tutkimuksessa tutkijat käyttivät uutta laitetta mittausten tekemiseen terveellä vapaaehtoisella neljän tunnin ajan. Kun koehenkilö asetti kätensä laitteen päälle, lähi-infrapunasäde loisti pienen lasi-ikkunan läpi iholle mittauksen suorittamiseksi.

Jokainen mittaus kestää hieman yli 30 sekuntia, ja tutkijat tekivät uuden mittauksen viiden minuutin välein.

Tutkimuksen aikana koehenkilö nautti kaksi 75 gramman glukoosijuomaa, joiden avulla tutkijat pystyivät seuraamaan merkittäviä muutoksia verensokeripitoisuuksissa. He havaitsivat, että Raman-pohjaisella laitteella oli samanlainen tarkkuus kuin kahdella kaupallisesti saatavilla olevalla invasiivisella glukoosimittarilla, joita koehenkilö käytti.

Tämän tutkimuksen valmistuttuaan tutkijat ovat kehittäneet pienemmän, noin iPhonen kokoisen prototyypin, jota he testaavat parhaillaan MIT CCTR:ssä puettavana monitorina terveille ja esidiabeettisille vapaaehtoisille. Ensi vuonna he aikovat tehdä laajemman tutkimuksen diabeetikoista yhteistyössä paikallisen sairaalan kanssa.

Tutkijat työskentelevät myös tehdäkseen laitteesta vieläkin pienemmän, noin kellon kokoisen. Lisäksi he etsivät tapoja varmistaa, että laite voi saada tarkat lukemat ihmisiltä, ​​joilla on erilainen iho.

Tutkimusta rahoittivat National Institutes of Health, Korean Technology and Information Promotion Agency for pk-yritykset ja Apollon Inc.

Lähteet: