211service.com
Nieuwe optische glucosesensor
Miljoenen diabetici prikken een paar keer per dag in hun vinger voor een druppel bloed om de glucosespiegel te controleren. Behalve dat ze ongemakkelijk zijn, kunnen deze tests plotselinge dalingen of uitbarstingen van de bloedsuikerspiegel missen. Frequente metingen zijn gemakkelijker met sensoren die in de huid van een patiënt kunnen worden geïmplanteerd. Maar de glucosesensoren die tegenwoordig beschikbaar zijn, kunnen na een paar dagen infecties veroorzaken, en ze zijn omvangrijk en duur.
Onderzoekers onder leiding van Gerard Loeb , een professor in biomedische technologie aan de Universiteit van Zuid-Californië, werkt nu aan een glucosesensorontwerp op basis van optische technologie. Het ontwerp is veelbelovend voor het maken van gevoelige, betaalbare en minder invasieve sensoren.
De techniek omvat het meten van de verandering in fluorescentie-emissies die optreedt wanneer glucose zich bindt aan bepaalde moleculen. De sensor is een kleine optische vezel die in de huid van een patiënt kan worden geïmplanteerd. Om glucoseconcentraties af te lezen, zal een draagbare analysator ultraviolet licht in het vrije uiteinde van de vezel schijnen en de fluorescentie meten, zegt Loeb.
Aan het uiteinde van de vezel in de huid is een polyethyleenglycol-polymeermatrix bevestigd, afgewisseld met paren stevig gebonden chemicaliën, elk gelabeld met een ander fluorescerend molecuul. Onder ultraviolet licht schijnen de gebonden moleculen op één golflengte. Wanneer de onderzoekers de matrix in een glucose-oplossing plaatsen, worden glucosemoleculen uitgeschakeld en vervangen door een van de chemicaliën, dextran. Als gevolg hiervan begint het chemische complex op twee verschillende golflengten uit te zenden. De verhouding van de fluorescentie-intensiteiten bij de twee golflengten is in verhouding tot de glucoseconcentratie.
Volgens Loeb moet de sensor goedkoop en wegwerpbaar zijn. In wezen is het een stipje gepolymeriseerde rommel aan het uiteinde van een optische vezel, zegt hij. Een optische vezel van een paar centimeter wordt een cent, en de dot rommel zou nog minder zijn.
Het kan ook betrouwbaarder zijn dan bestaande apparaten, omdat de chemie geen glucose verbruikt. In de handel verkrijgbare implanteerbare sensoren meten de spanning die wordt veroorzaakt door een chemische reactie waarbij glucose wordt verbruikt. Als de concentratie rond de sensor daalt en glucose uit het omringende weefsel niet snel genoeg naar binnen stroomt, zou men een waarde kunnen meten die lager is dan de werkelijke concentratie in het lichaam, zegt Loeb.
In de tussentijd, Gerard Cote , een professor in biomedische technologie aan de Texas A&M University die voor het eerst het chemische mechanisme ontwikkelde dat de optische vezelsensor van Loeb gebruikt, probeert een vergelijkbare glucosesensor te maken met een iets ander ontwerp. Cote en Michael Pishko, een chemisch ingenieur bij Penn State, ontwikkelen 20 micrometer brede polyethyleenglycolparels die net onder iemands huid kunnen worden geïmplanteerd, zoals een tatoeage. Een lichtgevende diode op een analysator van het polshorloge-type zou licht op de kralen schijnen en de fluorescentie meten. De kralen zouden volledig implanteerbaar zijn en de huid zou eroverheen genezen, zegt Cote, dus er is niets dat de huid binnendringt en het lichaam opent voor infecties.
Huidige geïmplanteerde glucosesensoren vereisen het inbrengen van een elektrode onder de huid; een metalen draad verbindt de elektrode met een bewakingsapparaat. De elektrode moet op zijn plaats worden gehouden met een plakband. Dergelijke apparaten kunnen echter snel een infectie veroorzaken en moeten om de drie dagen worden vervangen, wat duur kan worden. Ze worden gezien als een vreemd lichaam, een splinter, en het lichaam probeert ze af te wijzen, zegt George Wilson , een professor in de chemie die betrokken is bij biosensoronderzoek aan de Universiteit van Kansas.
Loeb zegt dat het mogelijk moet zijn om zijn glucosegevoelige vezel een paar maanden in de menselijke huid te laten. Hij heeft zijn vezel tot drie maanden bij varkens geïmplanteerd zonder een ontsteking te veroorzaken.
Tot nu toe heeft Loeb zijn glasvezelsysteem getest in glucose-oplossingen en heeft geconstateerd dat het gevoelig is voor de verschillende glucoseconcentraties die in het menselijk lichaam worden aangetroffen. Maar de reactie van het systeem in levende dieren zal cruciaal zijn om onderzoekers te laten weten of het werkt. Er is een enorm verschil tussen een sensor die in oplossing werkt en een sensor die bij dieren werkt, zegt Wilson.
Zodra de optische glucosesensor bij dieren is getest, moet hij klinische proeven ondergaan, die vier tot vijf jaar kunnen duren. Als alles volgens plan verloopt, denken zowel Loeb als Cote dat hun sensoren over vijf tot tien jaar als product beschikbaar kunnen zijn.