Neinvazivna metoda za merjenje krvnega sladkorja bi lahko nadomestila teste prstnih odtisov za sladkorno bolezen

Neinvazivna metoda za merjenje krvnega sladkorja bi lahko nadomestila teste prstnih odtisov za sladkorno bolezen

Neinvazivna metoda za merjenje ravni sladkorja v krvi, ki so jo razvili na MIT, bi lahko bolnike s sladkorno boleznijo rešila pred večkratnim zbadanjem prstov.

Skupina MIT je uporabila Ramanovo spektroskopijo - tehniko, ki razkrije kemično sestavo tkiv z obsevanjem s skoraj infrardečo ali vidno svetlobo - za razvoj naprave v velikosti škatle za čevlje, ki lahko meri raven sladkorja v krvi brez igel.

Pri testiranju na zdravem prostovoljcu so raziskovalci ugotovili, da so bile meritve njihove naprave podobne tistim, pridobljenim s komercialnimi senzorji za neprekinjeno spremljanje glukoze, ki zahtevajo vsaditev žice pod kožo. Medtem ko je naprava, predstavljena v tej študiji, prevelika za uporabo kot nosljiv senzor, so raziskovalci od takrat razvili nosljivo različico, ki jo zdaj preizkušajo v majhnem kliničnem preskušanju.

Dolgo časa je bila prstna palčka standardna metoda za merjenje krvnega sladkorja, vendar si nihče ne želi zbadati prsta vsak dan, večkrat na dan. Seveda veliko diabetikov ne meri dovolj krvnega sladkorja, kar lahko vodi do resnih zapletov. Če lahko izdelamo neinvazivni merilnik glukoze z visoko natančnostjo, bo ta nova tehnologija koristila skoraj vsakemu bolniku s sladkorno boleznijo.«

Jeon Woong Kang, raziskovalec MIT in glavni avtor študije

Podoktorska raziskovalka MIT Arianna Bresci je glavna avtorica nove študije, ki je danes objavljena v revijiAnalitična kemija. Drugi avtorji so Peter So, direktor MIT Laser Biomedical Research Center (LBRC) in profesor bioinženiringa in strojništva MIT, ter Youngkyu Kim in Miyeon Jue iz Apollon Inc., biotehnološkega podjetja s sedežem v Južni Koreji.

Neinvazivno merjenje glukoze

Medtem ko večina sladkornih bolnikov meri raven krvnega sladkorja z odvzemom krvi in ​​testiranjem z glukometrom, nekateri uporabljajo nosljive monitorje, katerih senzor je vstavljen tik pod kožo. Ti senzorji zagotavljajo neprekinjeno merjenje glukoze iz intersticijske tekočine, vendar lahko povzročijo draženje kože in jih je treba zamenjati vsakih 10 do 15 dni.

V upanju, da bodo razvili nosljive merilnike glukoze, ki bi bili bolj udobni za paciente, so raziskovalci na MIT-ovem LBRC zasledovali neinvazivne senzorje, ki temeljijo na ramanski spektroskopiji. Ta vrsta spektroskopije razkrije kemijsko sestavo tkiva ali celic z analizo, kako se bližnja infrardeča svetloba razprši ali odkloni, ko zadene različne vrste molekul.

Leta 2010 so raziskovalci na LBRC pokazali, da lahko posredno izračunajo raven glukoze na podlagi primerjave med ramanskimi signali iz intersticijske tekočine, ki prekriva kožne celice, in referenčno meritvijo ravni glukoze v krvi. Čeprav je ta pristop zagotovil zanesljive odčitke, ni bil praktičen za prenos na merilnik glukoze.

Pred kratkim so raziskovalci poročali o preboju, ki jim je omogočil merjenje ramanskih signalov glukoze neposredno s kože. Običajno je ta signal glukoze premajhen, da bi ga ločili od vseh drugih signalov, ki jih proizvajajo molekule v tkivu. Ekipa MIT je našla način, kako filtrirati večji del neželenega signala tako, da kožo osvetli s skoraj infrardečo svetlobo pod drugačnim kotom, iz katerega je zbrala nastali Ramanov signal.

Raziskovalci so te meritve opravili z napravami velikosti namiznega tiskalnika in si od takrat prizadevajo dodatno zmanjšati odtis naprave.

V svoji novi študiji so lahko razvili manjšo napravo z analizo samo treh pasov - spektralnih regij, ki ustrezajo specifičnim molekularnim značilnostim - v spektru Raman.

Običajno lahko Ramanov spekter vsebuje okoli 1000 pasov. Vendar pa je ekipa MIT ugotovila, da lahko določi raven glukoze v krvi z merjenjem samo treh pasov - enega iz glukoze in dveh meritev ozadja. Ta pristop je raziskovalcem omogočil, da so zmanjšali količino in stroške potrebne opreme ter izvedli meritev s poceni napravo v velikosti škatle za čevlje.

»Z opustitvijo zajemanja celotnega spektra, ki vsebuje veliko odvečnih informacij, se omejimo na tri izbrane pasove od približno 1000,« pravi Bresci. "Ta nov pristop nam omogoča, da spremenimo komponente, ki se običajno uporabljajo v napravah, ki temeljijo na Ramanu, in tako prihranimo prostor, čas in stroške."

Proti nosljivemu senzorju

V kliničnem preskušanju, ki je potekalo v Centru za raziskave kliničnega prevajanja MIT (CCTR), so raziskovalci uporabili novo napravo za merjenje pri zdravem prostovoljcu v obdobju štirih ur. Ko je subjekt položil roko na napravo, je skoraj infrardeči žarek zasijal skozi majhno stekleno okence na kožo, da bi opravil meritev.

Vsaka meritev traja nekaj več kot 30 sekund, raziskovalci pa so opravili novo meritev vsakih pet minut.

Med študijo je preiskovanec zaužil dve 75-gramski pijači z glukozo, kar je raziskovalcem omogočilo spremljanje pomembnih sprememb v koncentracijah sladkorja v krvi. Ugotovili so, da ima naprava, ki temelji na Ramanu, podobno natančnost kot dva komercialno dostopna invazivna merilnika glukoze, ki ju je subjekt nosil.

Po zaključku te študije so raziskovalci razvili manjši prototip, približno velikosti iPhona, ki ga trenutno testirajo na MIT CCTR kot nosljiv monitor na zdravih prostovoljcih in prostovoljcih pred sladkorno boleznijo. Prihodnje leto nameravajo v sodelovanju z lokalno bolnišnico izvesti večjo raziskavo, v kateri bodo sodelovali ljudje s sladkorno boleznijo.

Raziskovalci delajo tudi na tem, da bi naredili napravo še manjšo, približno velikosti ure. Poleg tega iščejo načine, kako zagotoviti, da lahko naprava dobi natančne odčitke od ljudi z različnimi toni kože.

Raziskavo so financirali Nacionalni inštituti za zdravje, Korejska agencija za promocijo tehnologije in informacij za MSP in Apollon Inc.

Viri: