随着新型光学传感器的开发连续无创葡萄糖传感即将出现

几十年来，糖尿病患者一直依靠刺破手指来抽血或使用粘性微针来测量和管理血糖水平。这些方法除了疼痛之外，还会引起瘙痒、炎症和感染。

澳大利亚研究委员会变革元光学系统卓越中心TMOS的研究人员在消除这种不适方面迈出了重要的一步。他们的RMIT大学团队发现了葡萄糖红外特征的新方面，并利用这一信息开发了一种直径仅5毫米的微型光学传感器，有一天可以用于在糖尿病管理中提供连续的无创血糖监测。

由于其对无痛监测的影响，无创葡萄糖传感已成为近30年来的目标。光学葡萄糖传感技术已有报道;然而，它们需要实验室中常见的复杂光学仪器，这使得它们不适合患者的常规使用。

经济实惠的可穿戴光学葡萄糖测试面临的主要挑战是小型化以及从近红外(NIR)光谱中的水吸收峰中滤除葡萄糖信号。从本质上讲，准确地区分血液中的水和葡萄糖几乎是不可能的。到目前为止。

TMOS红外葡萄糖传感器(中)，配有纽扣电池和蓝牙操作。图片来源：皇家墨尔本理工大学

在《高级传感器研究》杂志上发表的一项首次研究中，该团队鉴定了葡萄糖中的四个红外峰，可以在水性和生物环境中进行选择性和灵敏的识别。该团队热衷于与学术和行业合作伙伴合作，继续这项工作并进行临床前和临床研究，这将为可穿戴光学葡萄糖传感器的开发打开大门。

该团队制造了一种基于1,600-1,700nm波段的小型葡萄糖传感器，该传感器支持蓝牙并使用纽扣电池运行，可实现连续血糖监测。这种紧凑型传感器已证明其能够检测人体血浆中50至400mg/dL的葡萄糖水平，其检测限和灵敏度与大型实验室传感器相当。它的小尺寸有朝一日可以集成到智能手表和其他无痛可穿戴健康追踪器中。

主要作者，皇家墨尔本理工大学博士学者杨明杰说：“到目前为止，对于葡萄糖独特的光谱特征还没有达成共识，这主要是因为用于葡萄糖检测的近红外(NIR)光谱中的羟基键在水中也很丰富。这种相似性使得检测葡萄糖具有挑战性。区分葡萄糖和水信号，特别是在复杂的生物液体和组织中。

“我们优化了光谱设置并分析了透射率，以识别葡萄糖特有的峰。我们的发现最终提供了推进小型化光学葡萄糖传感所需的信息，并且我们开发了一种设备原型，为未来的非侵入式葡萄糖传感器奠定了基础。”

该器件原型采用表面贴装器件发光二极管(SMDLED)和由激光图案技术开发的厚度仅110微米的薄膜铜涂层聚酰亚胺(Cu/PI)制成的电路。该设备的毫米级轻量化设计使其比传统台式分光光度计更加紧凑。此外，灵活的贴片式设计为未来作为人体皮肤上的可穿戴设备直接读取提供了可能性。

该装置的性能已使用葡萄糖水溶液和血浆进行了严格评估。我们对光与皮肤的干扰进行了计算分析，表明SMDLED将如何穿透皮肤。模拟结果表明未来在临床设置中探索光学葡萄糖传感的前景广阔。

TMOS首席研究员MadhuBhaskaran表示：“光学葡萄糖传感器的非侵入性特性有可能提高患者的依从性，减少不适，并降低与侵入性血糖监测相关的感染风险。有了合适的合作者/合作伙伴和合适的资金，这可以代表向连续且无痛的葡萄糖传感的重要转变。”

可穿戴传感器(例如由RMIT的TMOS研究人员开发的传感器)是该中心元健康传感器旗舰计划的一部分，该计划是一项致力于为医疗技术应用开发元光学传感器的应用研究计划。