Forskere håber at gøre nålestik til diabetikere fortid

Patienter med diabetes skal teste deres blodsukker flere gange om dagen for at sikre, at de ikke bliver for høje eller for lave. Undersøgelser har vist, at mere end halvdelen af ​​patienterne ikke tester ofte nok, dels på grund af smerter og gener ved nåleprikken.

Et muligt alternativ er Raman -spektroskopi, en ikke -invasiv teknik, der afslører vævs kemiske sammensætning, såsom hud, ved at skinne nær-infrarødt lys på det. MIT -forskere har nu taget et vigtigt skridt i retning af at gøre denne teknik praktisk til patientbrug:De har vist, at de kan bruge den til direkte at måle glukosekoncentrationer gennem huden. Indtil nu, glukoseniveauer skulle beregnes indirekte, baseret på en sammenligning mellem Raman -signaler og en referencemåling af blodglukoseniveauer.

Selvom der er brug for mere arbejde for at udvikle teknologien til en brugervenlig enhed, dette fremskridt viser, at en Raman-baseret sensor til kontinuerlig glukosemonitorering kan være mulig, siger Peter Så, professor i biologisk og maskinteknik ved MIT.

"I dag, diabetes er en global epidemi, "siger så, som er en af ​​seniorforfatterne af undersøgelsen og direktør for MIT's Laser Biomedical Research Center. "Hvis der var en god metode til kontinuerlig glukosemonitorering, man kunne potentielt tænke på at udvikle en bedre håndtering af sygdommen. "

Sung Hyun Nam fra Samsung Advanced Institute of Technology i Seoul er også seniorforfatter af undersøgelsen, som vises i dag i Videnskab fremskridt . Jeon Woong Kang, forsker ved MIT, og Yun Sang Park, en forskningsmedarbejder ved Samsung Advanced Institute of Technology, er hovedforfattere af papiret.

Ser gennem huden

Raman-spektroskopi kan bruges til at identificere den kemiske sammensætning af væv ved at analysere, hvordan nær-infrarødt lys er spredt, eller afbøjet, da den støder på forskellige slags molekyler.

MIT's Laser Biomedical Research Center har arbejdet med Raman-spektroskopi-baserede glukosesensorer i mere end 20 år. Den nær-infrarøde laserstråle, der bruges til Raman-spektroskopi, kan kun trænge et par millimeter ind i væv, så et vigtigt fremskridt var at udtænke en måde at korrelere glukosemålinger fra væsken, der bader hudceller, kendt som interstitiel væske, til blodglukoseniveauer.

Imidlertid, en anden vigtig hindring forblev:Signalet fra glukose har en tendens til at blive druknet af de mange andre vævskomponenter, der findes i huden.

"Når du måler signalet fra vævet, de fleste af de stærke signaler kommer fra faste komponenter såsom proteiner, lipider, og kollagen. Glukose er en lillebitte lille mængde ud af det samlede signal. På grund af det, indtil videre kunne vi faktisk ikke se glukosesignalet fra det målte signal, "Siger Kang.

For at omgå det, MIT -teamet har udviklet måder at beregne glukoseniveauer indirekte ved at sammenligne Raman -data fra hudprøver med glukosekoncentrationer i blodprøver taget på samme tid. Imidlertid, denne fremgangsmåde kræver hyppig kalibrering, og forudsigelserne kan blive smidt af ved bevægelse af motivet eller ændringer i miljøforholdene.

Til det nye studie, forskerne udviklede en ny tilgang, der lader dem se glukosesignalet direkte. Det nye aspekt af deres teknik er, at de skinner nær-infrarødt lys på huden i en cirka 60 graders vinkel, men indsamle det resulterende Raman -signal fra en fiber vinkelret på huden. Dette resulterer i et stærkere overordnet signal, fordi glukose -Raman -signalet kan opsamles, mens uønsket reflekteret signal fra hudoverfladen filtreres fra.

Forskerne testede systemet hos grise og fandt ud af, at efter 10 til 15 minutters kalibrering, de kunne få nøjagtige glukosemålinger i op til en time. De verificerede målingerne ved at sammenligne dem med glukosemålinger taget fra blodprøver.

"Dette er første gang, at vi direkte observerede glukosesignalet fra vævet på en transdermal måde, uden at gå igennem en masse avanceret beregning og signaludtrækning, "Så siger.

Kontinuerlig overvågning

Yderligere udvikling af teknologien er nødvendig, før det Raman-baserede system kan bruges til at overvåge mennesker med diabetes, siger forskerne. De planlægger nu at arbejde på at skrumpe enheden, som er på størrelse med en stationær printer, så den kunne være bærbar, i håb om at teste en sådan enhed på diabetespatienter.

"Du har muligvis en enhed derhjemme eller en enhed på kontoret, som du kan sætte fingeren på en gang imellem, eller du kan have en sonde, som du holder til din hud, "Så siger." Det er det, vi tænker på på kortere sigt. "

På lang sigt, de håber at skabe en bærbar skærm, der kan tilbyde kontinuerlige glukosemålinger.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.