В Саратове научились измерять уровень сахара без уколов
Дзен
Основу для устройства, способного с высокой точностью отслеживать уровень сахара в организме без взятия крови, создали ученые СГУ. Результаты исследования опубликованы в журнале Analytical Methods.
Новая разработка предназначена для решения одной из проблем пациентов с диабетом — необходимости прокалывать палец для анализа крови несколько раз в день. Как рассказали в Саратовском национальном исследовательском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского (СГУ), это не только болезненно, но также не дает полной картины о колебаниях уровня глюкозы, что критически важно для предотвращения опасных состояний.
Предложенное учеными вуза решение использует принцип оптического детектирования на основе гигантского комбинационного рассеяния (усиления сигнала за счет взаимодействия молекул с поверхностью наночастиц металла). Они разработали гибкий и дышащий сенсорный материал — нетканую полиакрилонитрильную подложку, покрытую наночастицами серебра, которая многократно усиливает сигнал от анализируемых молекул.
«»Увидеть» глюкозу напрямую таким методом сложно, так как ее молекулы плохо адсорбируются на поверхности и дают слабый сигнал. Мы нашли решение, покрыв сенсор ферментом глюкозооксидазой, который вступает в реакцию именно с глюкозой», — рассказала старший научный сотрудник лаборатории биомедицинской фотоакустики СГУ Ольга Гуслякова.
По словам ученых вуза, метод был успешно протестирован для детектирования глюкозы в воде и искусственном поту в концентрациях 1-10 мМ, что соответствует диапазону от нормы до тяжелой гипергликемии. Для калибровки метода использовались повышенные концентрации глюкозы.
Лабораторные испытания показали высокую эффективность метода, утверждают авторы исследования. Использование алгоритмов машинного обучения для обработки данных позволило достичь точности количественных прогнозов в 93,8 процента.«»Научная новизна работы заключается в разработке новой структуры волокон нетканого материала, которая позволяет управлять световыми свойствами поверхности и собирать молекулы определяемого вещества в зоны с максимально усиленным сигналом («горячие точки»)», — прокомментировала Гуслякова.
Как рассказали в СГУ, в настоящее время произошел бум в создании компактных систем непрерывного мониторинга глюкозы. Но несмотря на прорыв в технологии отслеживания изменений уровня глюкозы в организме, такие устройства нуждаются в проколе кожного покрова для установки электрода сенсора под кожей.
«Мы стремимся полностью исключить необходимость прокалывания кожи за счет анализа концентрации глюкозы в поту (на поверхности кожи), а не во внутреннем подкожном пространстве. Большая часть существующих аналогов либо обладают малым сроком службы при естественных условиях использования (постоянной деформации), либо не позволяют комфортно размещать датчик на теле», — рассказала Гуслякова.
По ее словам, разработанные сенсоры обладают ключевыми преимуществами для повседневного использования: они гибкие, воздухопроницаемые, обладают фильтрующими свойствами и низкой аллергенностью. В перспективе эта разработка может составить конкуренцию существующим глюкометрам и системам непрерывного мониторинга на рынке, который, по прогнозам, достигнет в России 809,46 млн долларов к 2029 году.
Авторы исследования считают, что такая технология — важный шаг к персонализированной медицине. Она сможет не только избавить пациентов от дискомфорта, но и предоставить врачам непрерывные данные о состоянии пациента. Сенсор позволит людям с диабетом безопасно заниматься спортом и вести активный образ жизни, что может повысить качество жизни.
«Важной особенностью исследования является большой вклад студентки бакалавриата Института химии СГУ Виктории Бакал, которая разработала методику получения новых подложек», — отметила Гуслякова.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 22-79-10270 и согласуется со стратегическими целями в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».