Неінвазивна візуалізація може замінити проколи пальців у людей з діабетом

Неінвазивний метод вимірювання рівня глюкози в крові, розроблений в MIT, може позбавити хворих на діабет необхідності кілька разів на день колоти пальці.

Команда MIT використовувала раманівську спектроскопію — техніку, яка виявляє хімічний склад тканин за допомогою опромінення їх ближньою інфрачервоною або видимою світлом — для розробки пристрою розміром з коробку для взуття, який може вимірювати рівень глюкози в крові без використання голок.

Під час тестування на здорових добровольцях дослідники виявили, що вимірювання, отримані за допомогою їхнього пристрою, були схожими на ті, що були отримані за допомогою комерційних датчиків для безперервного моніторингу рівня глюкози, які вимагають імплантації дроту під шкіру. Хоча пристрій, представлений у цьому дослідженні, є занадто великим, щоб використовувати його як датчик, який можна носити на собі, дослідники розробили версію, яку можна носити, і зараз тестують її в рамках невеликого клінічного дослідження.

«Довгий час стандартним методом вимірювання рівня цукру в крові було проколювання пальця, але ніхто не хоче колючи пальці щодня, по кілька разів на день. Звісно, багато хворих на діабет недостатньо перевіряють рівень глюкози в крові, що може спричинити серйозні ускладнення», — каже Чон Вунг Кан, науковий співробітник MIT і старший автор дослідження. «Якщо ми зможемо створити неінвазивний глюкометр з високою точністю, то майже всі хворі на діабет отримають користь від цієї нової технології».

Неінвазивне вимірювання глюкози

Хоча більшість хворих на діабет вимірюють рівень глюкози в крові, беручи кров і перевіряючи її за допомогою глюкометра, деякі використовують носимі монітори, які мають датчик, що вставляється під шкіру. Ці датчики забезпечують безперервне вимірювання глюкози з міжклітинної рідини, але вони можуть викликати подразнення шкіри і їх потрібно замінювати кожні 10–15 днів.

У надії створити носимі монітори глюкози, які були б більш комфортними для пацієнтів, дослідники з LBRC MIT працюють над неінвазивними датчиками на основі раманівської спектроскопії.

Цей тип спектроскопії виявляє хімічний склад тканин або клітин шляхом аналізу того, як ближнє інфрачервоне світло розсіюється або відхиляється, коли стикається з різними видами молекул.

У 2010 році дослідники з LBRC продемонстрували, що можуть опосередковано обчислювати рівень глюкози на основі порівняння раманівських сигналів з міжклітинної рідини, яка омиває клітини шкіри, та еталонних вимірювань рівня глюкози в крові. Хоча цей підхід давав надійні вимірювання, він не був практичним для застосування в глюкометрах.

Нещодавно дослідники повідомили про прорив, який дозволив їм безпосередньо вимірювати раманівські сигнали глюкози зі шкіри. Зазвичай цей сигнал глюкози занадто слабкий, щоб його можна було виділити серед усіх інших сигналів, що генеруються молекулами в тканинах. Команда MIT знайшла спосіб відфільтрувати більшу частину небажаного сигналу, направляючи ближнє інфрачервоне світло на шкіру під іншим кутом, під яким вони збирали отриманий раманівський сигнал.

Перегляньте записи:

Зменшення розмірів пристрою

Дослідники отримали ці вимірювання за допомогою обладнання розміром з настільний принтер, і з того часу вони працюють над подальшим зменшенням розмірів пристрою.

У своєму новому дослідженні їм вдалося створити менший пристрій, проаналізувавши лише три смуги — спектральні області, що відповідають конкретним молекулярним особливостям — у спектрі Рамана.

Зазвичай спектр Рамана може містити близько 1000 смуг. Однак команда MIT виявила, що вони можуть визначати рівень глюкози в крові, вимірюючи лише три смуги — одну від глюкози та дві фонові вимірювання. Такий підхід дозволив дослідникам зменшити кількість та вартість необхідного обладнання, що дало їм змогу виконувати вимірювання за допомогою економічно ефективного пристрою розміром з коробку для взуття.

«Відмовившись від отримання всього спектру, який містить багато зайвої інформації, ми зводимося до трьох смуг, вибраних з приблизно 1000», — каже Бреші. «Завдяки цьому новому підходу ми можемо змінити компоненти, які зазвичай використовуються в пристроях на основі Рамана, і заощадити простір, час та кошти».

На шляху до створення носимого датчика

У клінічному дослідженні, проведеному в Центрі клінічних трансляційних досліджень (CCTR) Массачусетського технологічного інституту, вчені використовували новий пристрій для зняття показників у здорового добровольця протягом чотирьох годин.

Під час відпочинку випробовуваний клав руку на пристрій, і промінь ближнього інфрачервоного випромінювання проникав через невелике скляне віконце на шкіру для проведення вимірювання. Кожне вимірювання тривало трохи більше 30 секунд, і дослідники проводили нові вимірювання кожні п’ять хвилин.

Під час дослідження випробовуваний випив два 75-грамові напої з глюкозою, що дозволило дослідникам відстежувати значні зміни концентрації глюкози в крові. Вони виявили, що пристрій на основі ефекту Рамана показав рівень точності, подібний до двох комерційно доступних інвазивних глюкометрів, які носив випробовуваний.

Після завершення цього дослідження вчені розробили менший прототип, розміром приблизно з мобільний телефон, який вони зараз тестують у MIT CCTR як носимий монітор на здорових добровольцях і добровольцях з переддіабетом.

Наступного року вони планують провести більш масштабне дослідження у співпраці з місцевою лікарнею, в якому візьмуть участь люди з діабетом. Дослідники також працюють над тим, щоб зробити пристрій ще меншим, розміром з годинник. Крім того, вони вивчають способи забезпечення точних показань пристрою для людей з різним відтінком шкіри.

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.