Глюкометрам нужна альтернатива
По данным ВОЗ на 2014 год, в мире около 422 млн человек живут с диабетом. Примерно 10% из них имеют диабет I типа, при котором проверять уровень глюкозы в крови желательно 4–8 раз в день, чтобы контролировать свое состояние и корректировать дозу лекарств. Естественно, что такие пациенты очень хотят иметь для этого надежный неинвазивный метод. Особенно это касается пожилых людей, страдающих не только диабетом, но и другими заболеваниями (например, деменцией), которые мешают им должным образом заботиться о себе. Их врачи и опекуны не всегда могут находиться рядом и очень нуждаются в технологии, которая позволит удаленно мониторить состояние подопечных. Родители детей с диабетом тоже заинтересованы в том, чтобы легко и безболезненно следить за уровнем сахара в их крови и получать эти результаты удаленно, когда, например, ребенок в садике или школе.
Проблема в том, что с тех пор как в 1970-х годах на рынке появились первые портативные глюкометры, никакой полноценной и доступной альтернативы им предложено не было. И сегодня ученые работают над тем, чтобы создать минимально инвазивный или неинвазивный монитор уровня глюкозы, который сможет беспроводным способом передавать результаты на интеллектуальные устройства.
Измерение глюкозы в межклеточной жидкости
Одна из наиболее перспективных альтернатив заключается в измерении уровня глюкозы в интерстициальной, т.е. межклеточной жидкости, которая напрямую связана с уровнем сахара в крови. Впрочем, существует задержка между пиками и спадами глюкозы в двух этих средах, поэтому такая технология не подходит людям с хрупким или лабильным диабетом I типа, который сопровождается непрогнозируемыми пиками и спадами уровня глюкозы. Для остальных пациентов это большого значения не имеет.
Сегодня несколько компаний уже продают внутритканевые жидкостные мониторы глюкозы (например, Dexcom G5 Mobile, Freestyle Libre и Eversense). Их устройства можно отнести к мало-инвазивным, поскольку они все же требуют прокола кожи. Так, принцип установки датчика Freestyle Libre, разработанного Abbott Diabetes Care, схож с установкой канюли для инсулиновой помпы: игла прокалывает кожу и вынимается, а в теле остается тонкий тефлоновый волосок. Датчик можно носить до 14 дней, считывая показания специальным сканером. Правда, измерения этого прибора не так точны, как анализ крови. К тому же в течение первых суток после установки датчика желательно параллельно пользоваться глюкометром, поскольку системе Freestyle Libre необходимо время на калибровку.
Первая попытка создать полностью неинвазивный монитор уровня глюкозы, который «вытягивает» интерстициальную жидкость на поверхность кожи при помощи слабых электрических импульсов, была предпринята еще в 2000 году. Устройство под названием GlucoWatch даже получило одобрение Управления по продуктам и лекарствам США (FDA), однако пользователи жаловались на раздражение кожи, и компания была вынуждена свернуть производство.
От идеи не отказались
Еще один кандидат, который потенциально способен заменить кровь в анализе на сахар, – слезная жидкость. В 2014 году компания Google объявила о плане создания интеллектуального монитора уровня глюкозы в контактных линзах и подала соответствующую заявку в патентное ведомство США. Изобретение представляло собой линзу, изготовленную из двух слоев материала, с точечным отверстием, которое пропускает слезную жидкость к микроскопическим датчикам. Кроме того, в нее встраивалась антенна тоньше человеческого волоса, которая должна была передавать показания измерений по беспроводной связи. Концепт Google вызвал большой резонанс в средствах массовой информации. Однако прототип устройства так и не был создан.
Впрочем, саму идею использования слезной жидкости для контроля уровня глюкозы ученые не отбросили. В апреле 2017 года команда из Университета штата Орегон (США) объявила о создании чувствительной к глюкозе контактной линзы. А NovioSense(Нидерланды) сообщила, что планирует испытания гибкого миниатюрного сенсора, который будет располагаться под нижним веком и поминутно измерять уровень глюкозы в слезной жидкости, используя ту же ферментную технологию, на которой основаны обычные тест-полоски. Устройство было проверено на животных, и сейчас компания планирует клинические испытания.
Для анализа на сахар можно использовать и пот. Так, в марте 2017 года исследователи из Университета Сеула (Южная Корея) опубликовали в журнале Science Advances результаты тестирования разработанного ими гибкого датчика, представляющего собой одноразовый пластырь, в который встроено несколько сенсоров, контролирующих уровень сахара, кислотность пота и его количество. По словам авторов изобретения, результаты тестов, проведенных на добровольцах до и после еды, «хорошо согласуются» с результатами стандартных анализов крови. Однако здесь
понадобятся дополнительные исследования. Молекулы глюкозы сложно мониторить, поскольку множество других факторов способны «заглушить» их сигнал. Так, когда люди занимаются физическими упражнениями или находятся в состоянии стресса, в их поту растет уровень кортизола и молочной кислоты, что может значительно повлиять на измерения.
Да будет свет!
Несколько исследовательских команд во всем мире сегодня работают над созданием монитора глюкозы на основе света. В верхних слоях кожи расположены капилляры, в которых также присутствует глюкоза, а она поглощает излучение с определенной длиной волны. Направляя на кожу луч света, а затем измеряя, какая его часть поглощается глюкозой, можно вычислить уровень сахара в крови.
Устройства, использующие свет или лазер, могут стать идеальным способом измерения сахара в крови, – неинвазивным, незаметным и очень простым использовании.
Подобным образом действуют устройства, использующие лазерное излучение. Так, прибор Glucosense Monitor, прототип которого был разработан в Университете Лидса (Великобритания), использует специальное кварцевое стекло с ионами, флуоресцирующими в инфракрасном свете, когда на них падает лазер малой мощности. Если стекло вступает в контакт с кожей, степень флуоресценции изменяется в зависимости от концентрации глюкозы в крови. Таким образом, чтобы пройти анализ, человеку достаточно просто поместить указательный палец на стекло на 30 секунд.
Чтобы измерить уровень глюкозы вместо световых волн можно использовать и радиоволны. Этот принцип реализован в устройстве GlucoWise, которое способно контролировать ослабление электромагнитных волн уже после того, как они пересекают поверхность кожи. Разработчики прибора из компании MediWise считают, что эта особенность повысит точность прибора, однако об этом говорить рано – GlucoWise пока только проходит тестирование.
Больше – лучше, но дороже
Самый простой способ повысить точность неинвазивных мониторов глюкозы – объединить в одном приборе несколько измерительных технологий, которые будут корректировать и перепроверять друг друга. По такому пути пошла израильская компания Integrity Applications, разработавшая устройство GlucoTrack для пациентов, страдающих сахарным диабетом II типа. Датчик этого прибора крепится на мочке уха и измеряет уровень глюкозы в крови с помощью трех независимых технологий: ультразвуковой, электромагнитной и тепловой. То, как эти сигналы используются и комбинируются, является запатентованной технологией Integrity Applications. Однако у нее есть и обратная сторона. Для большинства пациентов GlucoTrack
слишком дорог. Ушная клипса с сенсорами, которую производитель рекомендует менять раз в полгода, стоит порядка 100 долларов США. Рекомендуемая цена самого прибора за границей составляет 2 тыс. долларов США, а в Украине за него и вовсе просят почти 100 тыс. гривен.
