Kontinuerlig ikke-invasiv glukosemåling i horisonten med udviklingen af en ny optisk sensor
I årtier har mennesker med diabetes været afhængige af fingerstik til at trække blod eller klæbende mikronåle ud for at måle og styre deres glukoseniveauer. Ud over at være smertefulde kan disse metoder forårsage kløe, betændelse og infektion.
Forskere ved TMOS, Australian Research Council Center of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, har taget et vigtigt skridt i retning af at eliminere dette ubehag. Deres RMIT University-team har opdaget nye aspekter af glukoses infrarøde signatur og har brugt denne information til at udvikle en miniaturiseret optisk sensor på kun 5 mm i diameter, som en dag kunne bruges til at levere kontinuerlig ikke-invasiv glukoseovervågning i diabetesbehandling.
Non-invasiv glukosemåling har været et mål i næsten 30 år på grund af dets implikationer for smertefri overvågning. Optiske glukoseregistreringsteknikker er blevet rapporteret; dog kræver de kompleks optisk instrumentering, der normalt findes i laboratorier, hvilket gør dem uegnede til regelmæssig patientbrug.
Den primære udfordring for overkommelige, bærbare optiske glukosetests har været miniaturisering og frafiltrering af glukosesignalerne fra vandabsorptionstoppe i det nære infrarøde (NIR) spektrum. Grundlæggende har det været næsten umuligt nøjagtigt at skelne mellem vand og glukose i blodet. Indtil nu.
I en første af sin slags forskning offentliggjort i Advanced Sensor Research , holdet har identificeret fire infrarøde toppe i glukose, der tillader selektiv og følsom identifikation i vandige og biologiske miljøer. Holdet er ivrige efter at samarbejde med akademiske partnere og industripartnere for at fortsætte dette arbejde og udføre præklinisk og klinisk forskning, som ville åbne døren til udviklingen af bærbare optiske glukosesensorer.
Holdet har fremstillet en miniaturiseret glukosesensor etableret på et 1.600-1.700 nm bølgebånd, der er Bluetooth-aktiveret og fungerer ved hjælp af et møntbatteri, som giver mulighed for kontinuerlig glukoseovervågning. Denne kompakte sensor har demonstreret sin levedygtighed ved at detektere glukoseniveauer i den menneskelige krop fra 50 til 400 mg/dL i blodplasma, med en sammenlignelig grænse for detektion og følsomhed over for større, laboratoriebaserede sensorer. Dens små dimensioner kunne se den en dag integreret i smarture og andre smertefrie, bærbare sundhedssporere.
Hovedforfatter, RMIT Ph.D. forskeren Mingjie Yang, siger "Indtil nu er der ingen konsensus om den unikke spektroskopiske signatur af glukose, hovedsageligt fordi O-H-bindingerne målrettet i nær-infrarød (NIR) spektroskopi til glukosedetektering også er rigelige i vand. Denne lighed gør det udfordrende at skelne mellem glukose- og vandsignaler, især i komplekse biologiske væsker og væv.
"Vi optimerede spektroskopi-opsætningen og analyserede transmittans for at identificere toppe, der er unikke for glukose. Vores opdagelse giver endelig den information, der er nødvendig for at komme videre med miniaturiseret optisk glukosesensor, og vi har udviklet en enhedsprototype, der foreslår grundlaget for en futuristisk ikke-invasiv glukosesensor."
Enhedens prototype anvender en overflademonteret enhedslysemitterende diode (SMD LED) og kredsløb lavet af tyndfilm kobberbelagt polymid (Cu/PI) kun 110 mikrometer tykt udviklet med en lasermønsterteknologi. Denne enheds millimeterskala og lette design gør den betydeligt mere kompakt end traditionelle bordspektrofotometre. Ydermere giver det fleksible plasterlignende design den fremtidige mulighed for direkte læsning som en bærbar enhed på menneskelig hud.
Enhedens ydeevne er blevet nøje evalueret ved brug af vandige glucoseopløsninger såvel som i blodplasma. Beregningsanalyse af lys-hud-interferens er blevet udført, som indikerer, hvordan SMD-LED'en vil trænge ind i huden. Simuleringsresultater tyder på de lovende steder for fremtidig udforskning af optisk glukoseregistrering i kliniske opstillinger.
TMOS Chief Investigator Madhu Bhaskaran siger:"Den ikke-invasive karakter af optiske glukosesensorer har potentialet til at forbedre patientcompliance, reducere ubehag og sænke risikoen for infektioner forbundet med invasiv glukosemonitorering. Med de rigtige samarbejdspartnere/partnere og den rette finansiering , kan dette repræsentere et vigtigt skift i retning af kontinuerlig og smertefri glukoseregistrering."
Bærbare sensorer, som denne udviklet af TMOS-forskere ved RMIT, er en del af Centers Meta Health Sensors Flagship Program – et anvendt forskningsprogram dedikeret til udviklingen af meta-optiske sensorer til MedTech-applikationer.
RMIT University har indgivet en patentansøgning relateret til den optiske glukosesensorteknologi, som holdet udviklede.
Flere oplysninger: Mingjie Yang et al., Miniaturiseret optisk glukosesensor med 1600-1700 nm nær-infrarødt lys, Avanceret sensorforskning (2024). DOI:10.1002/adsr.202300160
Leveret af ARC Center of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems
Varme artikler
-
Kvantinterferens observeret i realtid:Ekstrem UV-lys spektroskopi teknikLaserpulser genererer og sporer elektronisk kvanteinterferens i et atom. Kredit:AG Stienkemeier Et team ledet af prof. Dr. Frank Stienkemeier og dr. Lukas Bruder fra Institut for Fysik ved Freibur -
Næste generation af fotoniske hukommelsesenheder er lysskrevne, ultrahurtig og energieffektivll-optisk kobling. Data gemmes i form af bits, som indeholder digital 0 (nordpolerne nede) eller 1 (nordpolerne op). Dataskrivning opnås ved at skifte retningen af polerne via påføring af korte lase -
Forskere arbejder på at skabe en køreplan for kvantematerialerTypiske skyrmion spin teksturer hvor spin teksturen er angivet med pilene. Kredit:ICN2 Udtrykket kvantematerialer blev introduceret for at fremhæve de eksotiske egenskaber ved ukonventionelle supe -
Forskere opdager den største kendte sort-hul-kollisionKunstners indtryk af to sorte huller fusionerer. Kredit:SXS Et internationalt team af forskere har opdaget krusninger i rum og tid, kendt som gravitationsbølger, fra den største kendte sort-hul-ko
- Gør marsjord til byggeklodser for kolonister
- Viruslockdowns sender det europæiske bilsalg ned med 55 %
- Det seneste inden for NFT-kunst? Melania Trumps øjne i akvarelværk med lydbudskab om håb
- Hindrer LEGO instruktionerne færdigheder for fremtiden?
- Lille bitte, farverige Key West hunker ned for at ride ud af Irma
- Oversvømmelser strander snesevis af turister i Kenyas Maasai Mara