Согласно обзору, неинвазивные методы измерения уровня глюкозы в крови продемонстрировали многообещающие результаты в ранних испытаниях и могут стать потенциальной заменой мониторингу уровня глюкозы в будущем. Обзор, опубликованный в журнале Biosensors, показал, что 4 метода неинвазивного мониторинга уровня глюкозы в крови продемонстрировали потенциал для измерения уровня глюкозы в крови и лечения диабета доступным, точным и безболезненным способом.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, примерно у 451 миллиона человек во всем мире диагностирован диабет. В настоящее время существует 2 способа контроля уровня глюкозы в крови для лечения диабета.
В методе гексокиназы используется образец крови объемом 1,5 мл, полученный с использованием лабораторного оборудования. Однако это не портативный метод, и им нельзя пользоваться дома. Метод укола пальца является наиболее часто используемым, поскольку он доступен в домашних условиях и основан на инвазивном прокалывании пальца для получения капли крови, которая будет нанесена на тест-полоску. Однако этот метод не всегда точен.
Устройства непрерывного мониторинга уровня глюкозы (CGM) также использовались для мониторинга экстремальных колебаний уровня сахара в крови, что может помочь избежать тяжелых исходов. Однако ни одно устройство CGM не является полностью неинвазивным и пригодным для ношения, поскольку все они должны проколоть кожу. Исследуются новые методы измерения уровня глюкозы в крови, позволяющие избежать инвазивных методов и повысить точность.
Существует 4 основных неинвазивных метода мониторинга уровня глюкозы, которые прошли наибольшее количество испытаний: оптическая спектроскопия (оптическое обнаружение), фотоакустическая спектроскопия (акустическое обнаружение), электромагнитное зондирование (электромагнитное обнаружение) и зондирование на основе наноматериалов (электрохимическое обнаружение).
Оптическая спектроскопия «основана на том факте, что глюкоза влияет на проходящий через нее оптический сигнал путем поглощения света с некоторыми определенными обертонами и комбинацией длин волн в средней инфракрасной и ближней инфракрасной областях спектра». Концентрацию глюкозы в крови можно было бы измерить с помощью оптических датчиков, таких как фотодиоды, для определения интенсивности проходящего или отраженного света.
Оптическое обнаружение также может быть использовано для измерения уровня глюкозы в крови с помощью поверхностного плазмонного резонанса (SPR). Этот метод использует луч света, который проходит через призму на обратной стороне металлической поверхности и изгибается на детекторе. Метод использует угловой сдвиг для определения концентрации глюкозы в крови, при этом прямое измерение производится по изменению угла кривой интенсивности отражения SPR.
Гибридным подходом к измерению уровня глюкозы в крови является фотоакустический мониторинг уровня глюкозы, который сочетает в себе акустическое обнаружение и оптическое возбуждение. Акустическая энергия преобразуется из оптической энергии возбуждения посредством процесса преобразования энергии. Локализованный нагрев раствора происходит из-за оптического возбуждения молекул глюкозы в крови и приводит к тепловому расширению области оптического взаимодействия. Затем это преобразуется в электрические сигналы и может определять концентрацию глюкозы.
Электромагнитное зондирование также может быть использовано для измерения относительной диэлектрической проницаемости крови. 55% плазмы крови в крови человека имеет высокую поляризацию из-за того, что она на 90% состоит из воды, что также делает относительную диэлектрическую проницаемость высокой. Таким образом, увеличение или уменьшение концентрации глюкозы может быть связано с диэлектрической проницаемостью плазмы крови. Это дало бы значение концентрации глюкозы в виде измеренной электрической мощности.
Зондирование на основе наноматериалов — это последний потенциальный неинвазивный метод измерения уровня глюкозы в крови. Этот метод мог бы использовать жидкости организма, такие как моча, слюна, пот и слезы, для извлечения физиологических данных с помощью современных биосенсоров. Наноматериалы могут обладать большой площадью поверхности, повышенной чувствительностью и селективностью, а также улучшенной каталитической активностью, что является необходимым условием для получения точной оценки уровня глюкозы в крови.
Авторы этого обзора обнаружили, что положительные результаты этих методов в испытаниях и исследованиях делают их подходами с «огромным потенциалом для замены текущего стандарта инвазивных и малоинвазивных подходов безболезненным, эффективным и точным лечением диабета в ближайшем будущем».
