Guocolight傳感器可透過皮膚測量血糖水平
在瑞士有十二分之一的嬰兒屬于早產(chǎn)。如果低血糖在這些早產(chǎn)兒內(nèi)持續(xù)發(fā)展超過一個小時,將可能影響到大腦發(fā)育。為了防止這一點,嬰兒的血糖水平需要被定期測量,而直到現(xiàn)在,這都意味著不可避免地采取血液樣本。
定期在敏感時間段內(nèi)連續(xù)地采集血液是不可能的,因為失血和壓力將會太大。由瑞士國家科學基金會、瑞士材料實驗所和蘇黎世大學醫(yī)院資助的一個項目,他們將聯(lián)手開發(fā)傳感器“Glucolight”——可透過皮膚測量血糖水平,而無需任何的血液采集。
雖然皮膚傳感器已經(jīng)存在,但他們必須在使用前被校準,這意味著皮膚的滲透值需要被知道。為了建立這個值,血糖值必須通過測量血液樣本和皮膚上的葡萄糖濃度來確定?;谶@些數(shù)據(jù),就可以計算出滲透率來校準傳感器。
Glucolight將備份早產(chǎn)嬰兒的血液樣本,利用傳感器的新型測量技術(shù)使得血糖水平可以被永久監(jiān)控,其中包括幾個部分:一個由蘇黎世大學醫(yī)院開發(fā)的微量透析測量頭,配備由瑞士材料實驗所開發(fā)的“智能”膜、一個光源、一個泵和一個同樣由蘇黎世大學醫(yī)院開發(fā)的微流體芯片熒光計。
該智能電子探針膜包含了被稱為spiropyrans的特殊染料分子。如果紫外線光束照射到這些spiropyran分子上的話,將會改變分子的化學結(jié)構(gòu)使其變?yōu)殡娮?極性)。使用可見光照射時,他們又回到原始的、中立的結(jié)構(gòu)。因此,如果使用紫外線照射的話,薄膜就將“打開”,葡萄糖分子通過膜從皮膚擴散就相對容易。如果用可見光照射的話,又將大大減少葡萄糖分子通過膜。
該測量設(shè)備還包括一個有粘性的測量頭,大小約3厘米,將其貼敷在嬰兒的皮膚上并使用可見光照射;一些葡萄糖分子從皮膚通過膜擴散出去。在膜的另一側(cè),葡萄糖與流體混合,通過泵穿過微流體芯片,同時酶被添加其中來促發(fā)反應(yīng)。在反應(yīng)期間將出現(xiàn)熒光,熒光計將進行測量,同時計算機使用讀數(shù)來計算葡萄糖濃度,然后利用紫外線來重復這一過程。而后電腦使用這兩個不同的讀數(shù)來計算早產(chǎn)兒的血糖水平。
研究人員在2014年中期為Glucolight提出了專利申請,同時第一個臨床研究計劃于2015年在蘇黎世大學醫(yī)院進行。然而,在Glucolight的應(yīng)用成為標準之前還需要數(shù)年的時間。瑞士材料實驗所和蘇黎世大學醫(yī)院目前正在與傳感器工業(yè)生產(chǎn)的合作伙伴進行談判。在未來,研究人員還設(shè)想將Glucolight應(yīng)用到其他領(lǐng)域,例如糖尿病。