Исследователи из Калифорнийского университета (UC) в Сан-Диего разработали гибкий браслет-сенсор, который может отслеживать множество химических и физиологических биомаркеров диабета и сердечно-сосудистых заболеваний одновременно и в режиме реального времени. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering, исследовательская группа продемонстрировала потенциал этого носимого датчика для предоставления людям с сахарным диабетом и преддиабетом более полной картины состояния их здоровья и выявления потенциальных сердечно-сосудистых рисков, которые в противном случае были бы пропущены традиционными мониторами уровня глюкозы.
«Комплексное и эффективное лечение диабета требует большего, чем просто однократное измерение уровня глюкозы», — говорит Ань-И Чанг, доктор философии, научный сотрудник кафедры химической и нанотехнологий Калифорнийского университета в Сан-Диего и первый автор исследования. — Отслеживая уровень глюкозы, лактата, алкоголя и сигналы сердечно-сосудистой системы в режиме реального времени, этот безболезненный браслет может помочь людям лучше понять свое здоровье и принять своевременные меры по снижению риска развития диабета".
В то время как люди с сахарным диабетом подвержены повышенному риску сердечных заболеваний, физиологические сигналы о состоянии сердечно-сосудистой системы редко отслеживаются вне клинических условий. Устройство, разработанное Чангом и его коллегами, призвано устранить этот пробел, предоставляя пользователям исчерпывающие данные в режиме реального времени и позволяя им получать персонализированную информацию об их метаболическом и сердечно-сосудистом здоровье.
Носимый датчик содержит набор микроигл длиной 800 микрометров, которые проникают в самый верхний слой кожи для взятия пробы интерстициальной жидкости и отслеживания уровня глюкозы, лактата и алкоголя. Это достигается путем встраивания в микроиглы трех различных ферментов, которые вступают в реакцию с каждым из этих трех биомаркеров.
Кроме того, датчик браслета использует ультразвуковую технологию для измерения артериального давления и отслеживания жесткости артерий, а датчики электрокардиографии (ЭКГ) — для контроля частоты сердечных сокращений. Вся эта информация передается по беспроводной сети на интеллектуальное устройство, которое отображает данные в режиме реального времени, помогая пользователям визуализировать, как ежедневные действия, такие как прием пищи, физические упражнения и употребление алкоголя, влияют на уровень сахара в крови и здоровье сердца.
При тестировании на здоровых участниках и лицах с преддиабетом носимый датчик показал точность на 96% по сравнению с коммерчески доступными устройствами для раздельного отслеживания этих биомаркеров, включая глюкометры, алкотестеры и лактатметры.
Результаты показали, что употребление сладких напитков не только повышало уровень глюкозы, но и приводило к повышению кровяного давления и частоты сердечных сокращений, в то время как голодание и физические упражнения снижали жесткость артерий. По сравнению со здоровыми людьми, участники с преддиабетом демонстрировали более высокий уровень глюкозы после приема пищи, а также повышенный уровень лактата, которому требовалось вдвое больше времени, чтобы вернуться к исходному уровню.
Исследование также выявило различия в реакции между людьми, поскольку у тех, кто не пьет, наблюдалось значительное повышение артериального давления и частоты сердечных сокращений после одного бокала вина, в то время как у тех, кто регулярно пьет, не наблюдалось каких-либо существенных изменений.
Будущая работа будет включать интеграцию мониторинга дополнительных биомаркеров, таких как уровни инсулина и кортизола, а также использование алгоритмов машинного обучения для сортировки больших объемов данных, получаемых датчиками, и прогнозирования потенциально опасных тенденций. Исследователи также изучат возможность устранения необходимости в батареях, используя для питания устройства солнечную энергию или пот пользователя.
