Новая неинвазивная система мониторинга уровня глюкозы может позволить людям с диабетом наконец отказаться от болезненных уколов пальцев и подкожных датчиков. Хотя текущая версия сравнительно громоздкая, учёные из Массачусетского технологического института (MIT) в статье, опубликованной в журнале «Analytical Chemistry», говорят, что они уже близки к тому, чтобы уменьшить размер своего изобретения. Со временем их подход, основанный на использовании света, может даже поместиться на устройстве размером с часы.
Управление диабетом
Для контроля диабета человеку необходимо регулярно измерять уровень глюкозы. На протяжении десятилетий это почти всегда требовало многократных ежедневных уколов пальцев для получения образцов крови. Несмотря на то что в последние годы популярность носимых глюкометров возросла, у них всё ещё есть свои проблемы. Такие устройства обеспечивают постоянный анализ через интерстициальную жидкость, но только после введения сенсорного провода под кожу. Даже в этом случае пользователи должны менять датчики каждые 10–15 дней, и они всё равно часто вызывают раздражение.
«Никто не хочет колоть палец каждый день по несколько раз», — заявил в заявлении научный сотрудник MIT и соавтор исследования Джон Ун Кан, добавив, что проблема выходит за рамки терпимости к боли. «Естественно, многие пациенты с диабетом недостаточно часто проверяют уровень глюкозы в крови, что может привести к серьёзным осложнениям».
Новый способ мониторинга уровня сахара в крови
Кан и его коллеги основываются на исследованиях, проводимых более 15 лет. Медицинские инженеры из Центра лазерных биомедицинских исследований (LBRC) Массачусетского технологического института впервые продемонстрировали, что можно неинвазивно рассчитать уровень глюкозы в 2010 году, используя рамановскую спектроскопию — метод, который использует световые частицы для изучения и идентификации молекул. В этом случае учёные использовали устройство, которое излучало ближний инфракрасный и видимый свет на органические ткани. Затем они сравнили результирующие сигналы рамановских волн, отражающиеся от интерстициальной жидкости клеток кожи, с контрольными уровнями глюкозы. Хотя метод был точным, он не был практичен для ежедневного использования.
Возможность использования рамановских сигналов стала намного более реальной после того, как исследователи разработали обходной путь. В 2020 году LBRC объявили, что они могут точно определять сигналы глюкозы, одновременно направляя рамановские сигналы на ткань и одновременно освещая её ближним инфракрасным светом под другим углом. Этот подход отфильтровывал сигналы от несвязанных молекул кожи, позволяя инженерам находить и отслеживать информацию о глюкозе.
Хотя первоначальный рамановский глюкометр был размером с принтер, впоследствии его удалось уменьшить до размеров обувной коробки. Для этого они определили только те полосы Рамана, которые необходимы для измерения глюкозы в крови.
«Воздерживаясь от получения всего спектра, который содержит много избыточной информации, мы переходим к трём полосам, выбранным из примерно тысячи», — объяснила исследователь и соавтор статьи Арианна Бресчи. «С помощью этого нового подхода мы можем изменить компоненты, обычно используемые в устройствах на основе Рамана, и сэкономить место, время и деньги».
Каждое измерение занимает чуть более 30 секунд. Устройство также показывает точность, сравнимую с двумя коммерчески доступными носимыми глюкометрами.
«Если мы сможем создать неинвазивный глюкометр с высокой точностью, то почти каждый человек с диабетом получит пользу от этой новой технологии», — сказал Кан.
Исследователи продолжат уменьшать размер своего рамановского сканера глюкозы, а также сосредоточатся на дополнительных клинических и более масштабных исследованиях, чтобы убедиться в возможности применения технологии, а также в её способности сканировать все оттенки кожи.