Mierzenie poziomu cukru bez nakłuć

Codzienne nakłucie palca w celu zmierzenia poziomu cukru to dla wielu diabetyków niechciana konieczność. Dzięki diagnostycznemu chipowi opracowanemu przez naukowców z Instytutu Frauenhofera, chorzy mogą mieć poziom swojego cukru przed oczami i to w dosłownym znaczeniu tego słowa.

Wszystko dzięki bardzo małemu urządzeniu, badacze z wyżej wymienionego Instytutu mającego swą siedzibę w Duisburgu tak je wyposażyli, że potrafi ono odczytać poziom glukozy pobranej z łzy człowieka lub też z kropli jego potu. Dla diabetyków, którzy do tej pory skazani byli na strzykawki byłoby to ogromne ułatwienie.

Według dotychczasowych danych zebranych przez Instytut Roberta Kocha stwierdzono, że aż ponad 4 mln Niemców choruje na cukrzycę. Eksperci przewidują ponadto, że w wyniku niezdrowego trybu życia oraz braku ruchu liczba ta w ciągu następnych 10 lat ulegnie podwojeniu. Cukrzyca jest bardzo poważną chorobą, która źle lub w ogóle nieleczona może doprowadzić nawet do zgonu pacjenta.

Szczególną uwagę na poziom cukru zwracać muszą pacjenci z cukrzycą typu 1, ponieważ ich organizm nie jest w stanie sam wytworzyć insuliny i tym samym kontrolować poziomu tej substancji we krwi. Kilka razy dziennie muszą oni umieścić kroplę swojej krwi na specjalnym pasku testowym, aby dowiedzieć się, jaką dawkę insuliny powinni zażyć. Prowadzić to może nawet to zapaleń i rogowacenia skóry, a dla pacjentów szczególnie podatnych na ból jest to po prostu bardzo uciążliwe.

Zupełnie inaczej może wyglądać przyszłość milionów diabetyków, gdy będzie już można zastosować biosensor wynaleziony przez naukowców z Duisburga. Po latach ciężkiej pracy udało im się osiągnąć nie tylko oczekiwany i odpowiedni dla potrzeb pacjenta rozmiar urządzenia, ale przede wszystkim udoskonalić jego podstawową funkcję i zaletę, czyli możliwość pobierania próbek z innych płynów niż tylko krew, dzięki temu pacjenci uniknęliby monotonnych i bolesnych nakłuć.

Zasada mierzenia poziomu glukozy za pomocą opisywanego tutaj biosensora opiera się na reakcji elektrochemicznej zachodzącej przy użyciu odpowiednich enzymów. Mianowicie oksydaza glukozowa przekształca glukozę min. w nadtlenek wodoru (H2O2), którego koncentrację można zmierzyć za pomocą potencjostatu. Dzięki temu w prosty sposób otrzymujemy odbicie poziomu cukru w organizmie pacjenta. Wyjątkowość opisywanego tutaj urządzenia opiera się także na fakcie, iż naukowcy na milimetrowym chipie oprócz systemu mierzenia umieścili także cały system diagnostyczny.

Przetwornik analogowo-cyfrowy jest tak skonstruowany, aby przemieniał cyfrowo-chemiczny sygnał w potrzebne pacjentowi i lekarzom cyfrowe dane. Przesyłane są one za pomocą interfejsu bezprzewodowego do przenośnego urządzenia odbiorczego, na ekranie którego wyświetlają się niezbędne dla pacjenta dane. Jako ilustracje postępu dokonanego przez naukowców można napisać, iż we wcześniejszej fazie prac i badań, urządzenia o podobnym działaniu były wielkości połowy kartki A4, co było bardzo problematyczne i klasyfikowało taki biochip niżej w hierarchii od tradycyjnej strzykawki.

Kolejnym plusem tego unowocześnionego już urządzenia jest to, że będzie można je zintegrować ze specjalną miniaturową pompką wszczepioną w organizm człowieka, która na podstawie wyników pomiaru cukru poda pacjentowi odpowiednią dawkę insuliny. Dla chorych na cukrzycę brzmi to, jak marzenie. Zaznaczyć jednak trzeba, że owy biosensor jest dopiero w fazie prób i minie sporo czasu zanim zacznie pomagać pacjentom na szeroką skalę.

Opracował:

Rafał Mikołajczak