Группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), Техасского университета A&M (TAMU) и Флоридского международного университета (FIU) представила революционную инновацию в лечении диабета, разработав новую систему непрерывного мониторинга уровня глюкозы (CGM).

Новая система объединяет вставной биосенсор глюкозы с визуализатором продолжительности фосфоресценции (PLI) и передовыми алгоритмами машинного обучения, чтобы предложить более надежное и экономически эффективное решение для мониторинга глюкозы в реальном времени. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano .

Диабет, хроническое заболевание, поражающее более 450 миллионов человек во всем мире, требует постоянного и точного мониторинга уровня глюкозы, чтобы избежать серьезных осложнений для здоровья. Традиционные методы мониторинга уровня глюкозы часто требуют частого прокалывания пальцев, что приводит к дискомфорту и снижению соблюдения режимов контроля уровня глюкозы.

Хотя существующие системы непрерывного мониторинга глюкозы позволили решить некоторые из этих проблем, они по-прежнему связаны с высокой стоимостью , ограниченным сроком службы датчиков и потенциальным раздражением тканей из-за инвазивного характера введения электродов.

Новая система непрерывного мониторинга глюкозы устраняет эти ограничения за счет использования биосовместимого биосенсора на основе фосфоресценции, который имплантируется подкожно.

В отличие от обычных CGM, которые полагаются на электрохимические реакции, эта инновационная система определяет уровень глюкозы посредством модуляции фосфоресценционных сигналов, испускаемых датчиком. Испускаемый сигнал, который имеет значительно более длительное время жизни по сравнению с аутофлуоресценцией тканей, улавливается компактным PLI через кожу, что позволяет производить неинвазивное считывание уровня глюкозы.

Одним из наиболее значимых достижений этой системы является ее способность точно контролировать уровень глюкозы даже при наличии смещения датчика, что является распространенной проблемой носимых устройств.

PLI оснащен моделью на основе нейронной сети, которая обрабатывает изображения продолжительности фосфоресценции, чтобы не только выводить уровни глюкозы , но и обнаруживать смещения, предлагая пользователю скорректировать положение устройства при необходимости. Эта функция гарантирует, что показания глюкозы остаются точными и надежными даже во время физической активности или движения, которые часто могут вызывать смещения.

Тестирование in vitro показало, что PLI достиг точности 88,8% при классификации концентраций глюкозы в нормальном, низком и высоком диапазонах, а также дополнительной возможности выявления отклонений со 100% точностью.

Такая высокая производительность свидетельствует о том, что система может значительно улучшить качество мониторинга уровня глюкозы, потенциально снижая необходимость в частой повторной калибровке и предлагая более удобный интерфейс для пользователей.

Экономическая эффективность новой системы CGM является еще одним важным моментом. Вставной биосенсор меньше и долговечнее текущих альтернатив, со стабильным фосфоресцентным ответом, продолжающимся до 12 недель, и активностью фермента, сохраняющейся более четырех недель.

Этот увеличенный срок службы снижает необходимость частой замены датчиков, что является основным фактором высокой стоимости существующих систем CGM. Кроме того, компактная и портативная конструкция PLI в сочетании с его доступностью делает его привлекательным вариантом для широкого внедрения.

Помимо мониторинга глюкозы, исследователи предвидят более широкие возможности применения системы PLI. Способность платформы визуализации захватывать сигналы фосфоресценции с высоким пространственным разрешением открывает возможности для мультиплексного зондирования, где можно одновременно контролировать несколько биомаркеров. Эта возможность может произвести революцию в области носимых диагностических устройств, сделав систему универсальным инструментом для мониторинга здоровья в реальном времени .

Эта новая система CGM представляет собой значительный шаг вперед в лечении диабета, сочетая передовые технологии с дизайном, ориентированным на пациента. Предлагая повышенную точность, улучшенный комфорт и сниженные расходы, она обладает потенциалом для преобразования способа управления диабетом, в конечном итоге улучшая качество жизни миллионов людей во всем мире.

Исследование проводилось междисциплинарной группой экспертов в области электротехники, вычислительной техники и биомедицинской инженерии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, TAMU и FIU.