211service.com
Jauns optiskais glikozes sensors
Miljoniem cukura diabēta slimnieku dažas reizes dienā iedur pirkstā pēc asins piliena, lai pārbaudītu glikozes līmeni. Šie testi ir ne tikai neērti, bet arī var nepamanīt pēkšņus cukura līmeņa pazemināšanās vai pārrāvumus. Biežus rādījumus ir vieglāk veikt ar sensoriem, kurus var implantēt pacienta ādā. Taču šodien pieejamie glikozes sensori var izraisīt infekcijas pēc dažām dienām, turklāt tie ir apjomīgi un dārgi.
Pētnieki, kuru vadīja Džeralds Lēbs , Dienvidkalifornijas universitātes biomedicīnas inženierijas profesors, tagad strādā pie glikozes sensora dizaina, kura pamatā ir optiskā tehnoloģija. Dizains parāda solījumu izveidot jutīgus, pieejamus un mazāk invazīvus sensorus.
Metode ietver fluorescējošās emisijas izmaiņu mērīšanu, kas rodas, kad glikoze saistās ar noteiktām molekulām. Sensors ir niecīga optiskā šķiedra, ko var implantēt pacienta ādā. Lai nolasītu glikozes koncentrāciju, pārnēsājams analizators spīdēs ultravioleto gaismu šķiedras brīvajā galā un mērīs fluorescenci, saka Lēbs.
Šķiedras galā ādas iekšpusē ir pievienota polietilēnglikola polimēra matrica, kas mijas ar cieši saistītu ķīmisko vielu pāriem, katra no tām ir marķēta ar atšķirīgu fluorescējošu molekulu. Ultravioletā gaismā saistītās molekulas spīd vienā viļņa garumā. Kad pētnieki ievieto matricu glikozes šķīdumā, glikozes molekulas izsit un aizstāj vienu no ķīmiskajām vielām, dekstrānu. Rezultātā ķīmiskais komplekss sāk izstarot divos dažādos viļņu garumos. Fluorescences intensitātes attiecība pie diviem viļņu garumiem ir proporcionāla glikozes koncentrācijai.
Pēc Lēba domām, sensoram jābūt lētam un vienreiz lietojamam. Viņš saka, ka būtībā tas ir polimerizētas slāņa punkts optiskās šķiedras galā. Dažus centimetrus gara optiskā šķiedra maksās santīmus, un lāses punkts būtu vēl mazāks.
Tas varētu būt arī uzticamāks par esošajām ierīcēm, jo ķīmija nepatērē glikozi. Tirdzniecībā pieejamie implantējami sensori mēra spriegumu, ko izraisa ķīmiska reakcija, kas patērē glikozi. Ja koncentrācija ap sensoru samazinās un glikoze no apkārtējiem audiem neieplūst pietiekami ātri, var izmērīt vērtību, kas ir zemāka par faktisko koncentrāciju organismā, saka Lēbs.
Tikmēr Džerards Kots Teksasas A&M universitātes biomedicīnas inženierijas profesors, kurš pirmo reizi izstrādāja ķīmisko mehānismu, ko izmanto Lēba optiskās šķiedras sensors, mēģina izveidot līdzīgu glikozes sensoru, izmantojot nedaudz atšķirīgu dizainu. Kots un Maikls Piško, Ķīmijas inženieris Penn State, izstrādā 20 mikrometrus platas polietilēnglikola lodītes, kuras varētu implantēt tieši zem cilvēka ādas, piemēram, tetovējumu. Gaismas diode uz rokas pulksteņa tipa analizatora spīdētu gaismu uz lodītēm un izmērītu fluorescenci. Krelles būtu pilnībā implantējamas, un āda pāri tai sadzīs, saka Kote, tāpēc nekas neiekļūst ādā un atver ķermeni infekcijai.
Pašreizējiem implantētajiem glikozes sensoriem ir jāievieto elektrods zem ādas; metāla stieple savieno elektrodu ar uzraudzības ierīci. Elektrods ir jānotur vietā ar līmlenti. Tomēr šādas ierīces var ātri izraisīt infekciju, un tās ir jānomaina ik pēc trim dienām, kas var kļūt dārgi. Uz tiem skatās kā uz svešķermeni, šķembu, un ķermenis mēģina tos atgrūst, saka Džordžs Vilsons , ķīmijas profesors, kas iesaistīts biosensoru pētījumos Kanzasas Universitātē.
Lēbs saka, ka vajadzētu būt iespējai dažus mēnešus atstāt viņa glikozes jutīgo šķiedru cilvēka ādā. Viņš savu šķiedru ir implantējis cūkām līdz trim mēnešiem, neizraisot iekaisumu.
Līdz šim Lēbs ir pārbaudījis savu optisko šķiedru sistēmu glikozes šķīdumos un atklājis, ka tā ir jutīga pret glikozes koncentrāciju diapazonu, kas atrodams cilvēka organismā. Taču sistēmas reakcija dzīvos dzīvniekos būs ļoti svarīga, lai pētnieki zinātu, vai tā darbojas. Vilsons saka, ka pastāv milzīga atšķirība starp sensoru, kas darbojas šķīdumā, un sensoru, kas darbojas dzīvniekiem.
Kad optiskais glikozes sensors ir pārbaudīts ar dzīvniekiem, tam būs jāiziet klīniskie izmēģinājumi, kas var ilgt četrus līdz piecus gadus. Ja viss notiks, kā plānots, gan Lēbs, gan Kots uzskata, ka viņu sensori varētu būt pieejami kā produkti pēc pieciem līdz desmit gadiem.