一种非侵入性的血糖测量方法可以取代糖尿病的指纹测试

一种非侵入性的血糖测量方法可以取代糖尿病的指纹测试

麻省理工学院开发的一种非侵入性测量血糖水平的方法可以使糖尿病患者免于多次刺破手指。

麻省理工学院的团队使用拉曼光谱（一种通过用近红外或可见光照射来揭示组织的化学成分的技术）开发了一种鞋盒大小的设备，无需针头即可测量血糖水平。

当对健康志愿者进行测试时，研究人员发现他们的设备的测量结果与商业连续血糖监测传感器获得的测量结果相似，后者需要将一根电线植入皮下。虽然本研究中提出的设备太大，无法用作可穿戴传感器，但研究人员开发了一种可穿戴版本，目前正在小型临床试验中进行测试。

很长一段时间以来，指尖采血是测量血糖的标准方法，但没有人愿意每天多次刺破手指。当然，许多糖尿病患者没有充分测量血糖水平，这可能会导致严重的并发症。如果我们能够生产出高精度的无创血糖监测仪，那么几乎每个糖尿病患者都将受益于这项新技术。”

Jeon Woong Kang，麻省理工学院研究员兼该研究的主要作者

麻省理工学院博士后研究员 Arianna Bresci 是这项新研究的主要作者，该研究发表在今天的期刊上分析化学。其他作者包括麻省理工学院激光生物医学研究中心 (LBRC) 主任、麻省理工学院生物工程和机械工程教授 Peter So，以及韩国生物技术公司 Apollon Inc. 的 Youngkyu Kim 和 Miyeon Jue。

无创血糖测量

虽然大多数糖尿病患者通过抽血并用血糖仪测试来测量血糖水平，但有些患者使用将传感器插入皮肤下的可穿戴监测器。这些传感器可连续测量间质液中的葡萄糖，但会引起皮肤刺激，必须每 10 至 15 天更换一次。

麻省理工学院 LBRC 的研究人员希望开发出让患者更舒适的可穿戴式血糖监测仪，他们一直致力于开发基于拉曼光谱的无创传感器。这种类型的光谱学通过分析近红外光撞击不同类型的分子时如何散射或偏转来揭示组织或细胞的化学成分。

2010 年，LBRC 的研究人员表明，他们可以根据覆盖皮肤细胞的间质液的拉曼信号与血糖水平的参考测量值之间的比较，间接计算血糖水平。虽然这种方法产生了可靠的读数，但对于转移到血糖仪来说并不实用。

最近，研究人员报告了一项突破，使他们能够直接测量来自皮肤的葡萄糖拉曼信号。通常，这种葡萄糖信号太小，无法与组织中分子产生的所有其他信号区分开来。麻省理工学院的团队找到了一种方法，通过以不同角度将近红外光照射到皮肤上来过滤掉大部分不需要的信号，并从中收集所得的拉曼信号。

研究人员使用桌面打印机大小的设备进行了这些测量，此后一直致力于进一步减少设备的占地面积。

在他们的新研究中，他们通过分析拉曼光谱中的三个波段（对应于特定分子特征的光谱区域），能够开发出更小的设备。

通常，拉曼光谱可包含大约 1,000 个波段。然而，麻省理工学院的研究小组发现，他们可以通过测量三个带来确定血糖水平——一个来自葡萄糖，再加上两个背景测量值。这种方法使研究人员能够减少所需设备的数量和成本，并使用鞋盒大小的廉价设备进行测量。

“通过放弃捕获包含大量冗余信息的整个频谱，我们将自己限制在大约 1,000 个频段中的三个选定频段，”Bresci 说道。 “这种新方法使我们能够修改拉曼设备中常用的组件，从而节省空间、时间和成本。”

迈向可穿戴传感器

在麻省理工学院临床转化研究中心 (CCTR) 进行的一项临床试验中，研究人员使用新设备在四个小时内对健康志愿者进行了测量。当受试者将手臂放在设备上时，近红外光束通过一个小玻璃窗照射到皮肤上以进行测量。

每次测量仅持续 30 秒多一点，研究人员每五分钟进行一次新的测量。

在研究过程中，受试者喝了两杯 75 克的葡萄糖饮料，这使得研究人员能够监测血糖浓度的显着变化。他们发现，基于拉曼的设备与受试者佩戴的两种市售侵入式血糖监测仪具有相似的准确性。

完成这项研究后，研究人员开发了一个较小的原型，大约有 iPhone 大小，目前他们正在 MIT CCTR 中对健康和糖尿病前期志愿者进行测试，将其作为可穿戴监视器。明年，他们计划与当地一家医院合作开展一项涉及糖尿病患者的更大规模研究。

研究人员还在努力使该设备变得更小，大约与手表大小相同。此外，他们正在寻找方法来确保设备能够从不同肤色的人那里获得准确的读数。

该研究由国立卫生研究院、韩国中小企业技术和信息促进机构和 Apollon Inc. 资助。

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