Detekcija glukoze u suzama
| Detekcija glukoze u suzama | |
|---|---|
 Meka kontaktna sočiva su osnova za merenje glukoze u suznom filmu i krvnom sudu oka | |
| Svrha | određivanje nivoa šećera u krvi |
Detekcija glukoze u suzama minimalno neinvazivna je dijagnostička metod koja u razvoju koja uz pomoć kolorimetrijskih biosenzora može na papiru za merenje da određuje nivo glukoze u suzama. Detekcija glukoze u suzama kombinuje uređaj zasnovan na mikrofluidnim nitima, amperometrijski biosenzor i analizu stvaranja mikrotoka.[1]
Ova metoda ne samo da može da realizuje neinvazivnu kontinuiranu detekciju, već takođe može da prenosi podatke u realnom vremenu na mobilni terminal korisnika putem bežičnog prenosa, što je pogodno za korisnike i lekare da posmatraju i regulišu nivo glukoze u krvi, i ima široku tržišnu perspektivu.[1]
Osnovne informacije[uredi | uredi izvor]
Visoka koncentracija glukoze u krvi je posledica nemogućnosti proizvodnje ili efikasne upotrebe insulina. Dobra kontrola i regulacija nivoa glukoze u krvi može znatno smanjiti dugoročne komplikacije vezane za šećernu bolest, kao što su bolesti očiju, bubrega ili nerava. Krv je najsigurniji pokazatelj sadržaja glukoze u organizmu, i ujedno najpogodniji medij za njeno određivanje.[2]
Poznato je da osobe koje boluju od šećerne bolesti treba da proveravaju nivo šećera u krvi više puta u toku dana. Za ta merenja oni najčešće koriste specijalne aparate koji iz periferne krvi, ubodom u prst na ruci mogu odrediti nivo šećera.[2] Ove (konvencionalne) metode određivanja glukoze u krvi su invazivne i skupe. Poslednjih godina, sa globalnim porastom šećerne bolesti, sve veći broj subjekata pati od bolova i infekcija uzrokovanih invazivnom prirodom komercijalnih merača glukoze. Istraživanja i inovacije u različitim oblastima nauke nastoje pronaći alternativne neinvazivne ili manje invazivne metode praćenja glukoze koje bi mogle da donesu olakšanje u praćenju nivoa šećera velikom broju pacijenata. Da je primena neinvazivnih metoda postala veoma aktuelna oblast proučavanja to se može uočiti i kroz porast broja patentne dokumentacije iz ove oblasti.[3]
Suze su telesna tečnost bogata biomarkerima, koji čine mnogo soli, proteini, enzimi i glukoza. Neke korisne informacije o stanju očiju i delova tela mogle bi se dobiti analizom njihovog hemijskog sastava. Tako se došlo do ideje da bi se konstrukcijom neinvazivnog senzora za glukozu zasnovanog na suzama, mogo pratiti nivo šećer u organizmu, jer suze imaju manje interferentnih nečistoća, pa bi glukoza u suzama bila u pozitivnoj korelaciji sa glukozom u krvi.[4]
Elen sa saradnicima. dizajnirao je hitozanom modifikovan kolorimetrijski biosenzor na bazi papira, koji može da dobije koncentraciju glukoze otkrivanjem in vitro suza i kolorimetrijskom analizom sa standardnim uzorcima.[5] Postignuta analitička osetljivost i LOD iznosili su 84 AU mM−1 i 50 µM, što je respektivno. Kolorimetrijski biosenzor na papiru pokazao je linearnu vezu u opsegu koncentracije glukoze između 0,1 i 1,0 mM.[1]
Augustini i saradnici. dizajnirali su elektroanalitički mikrofluidni uređaj zasnovan na pamučnim nitima, koji je detektovao uzorke suza za analizu mikroprotoka. Urešaj je u obliku olovke obložene elektropolimerizovanim filmom poli (toluidin plavo O) i glukoza oksidaze (PTB-GOx) kao radna elektroda senzora. Rezultati merenja glukoze u suzama pokazali su visoku stabilnost (RSD = 2,54%), i širok linearni opseg između 0,075 i 7,5 mM, linearni koeficijent je bio 0,961, a granica detekcije 22,2 μM.[6]
Milojević Nataše istraživala je kako nanostrukturni materijali ugrađeni u meka kontaktna sočiva bogata vodom utiču na promenu vidljivog spektra pod uticajem različitih koncentracija glukoze u vodi, polazeći od činjenice da je merenje koncentracije glukoze u vodenim rastvorima na bazi materijala kontaktnih sočiva osnova za merenje glukoze u suznom filmu i krvnom sudu oka. U ovim istraživanjima u osnovni materijala mekih kontaktnih sočiva SL38 dodati su fulerenski nanomaterijali fuleren C60 (fullerene) , fuleren hidroksilat C60(OH)24 (fullerenol) i fuleren metamorfen hidroksilat C60(OH)12(OC4N5H10)12 (metformin hydroxylated fullerene)l. Fulereni su korišćeni zbog svojih dobrih transmisionih karakteristika.[2] Ćelija za biogorivo kontaktnih sočiva proizvedena je korišćenjem elektroda od papira pričvršćenih na mekom kontaktnom sočivu od silikonskog elastomera. Anoda od papira sastoji se od poli(metilen zelenog) i hidrogelne matrice koja sadrži laktat dehidrogenazu i nikotinamid adenin dinukleotid hidrat (NAD+). Katoda od papira je modifikovana sa 1-pirenemetil antracen-2-karboksilatom, a zatim je bilirubin oksidaza imobilizovana unutar polimera. Testiranje biogorivih ćelija kontaktnih sočiva je izvedeno u sintetičkom rastvoru suza na 35°C. Napon otvorenog kola je bio 0.413±0.06 V, a maksimalna struja i gustina snage 61.3±2.9 µA cm−2 and 8.01±1.4 µW cm−2, što je respektivno. Kontinuirani rad tokom 17 časova otkrio je nestabilnost anode pošto je izlazna struja brzo opadala u prva 4 časa, a zatim se stabilizovala u narednih 13 časa. Primena biogoriva ćelija za kontaktna sočiva je korak ka postizanju elektronskih kontaktnih sočiva i uređaja za oči sa sopstvenim napajanjem sa integrisanim izvorom napajanja.[7]
Tehnike merenja glukoze[uredi | uredi izvor]
Tehnike minimalno invazivnog i neinvazivnog merenje glukoze mogu biti grupisane kao:
- potkožne,
- kožne,
- epidermalne,
- kombinovano dermalna i epidermalna merenja glukoze.
Postoje i minimalno invazivne (subkutane enzimatske elektrode, mikrodijaliza, reverzna ionoforeza) i neinvazivne metode kontinuiranog merenja glukoze (različit lom svetlosti- infracrvena IR spektroskopija i NIR spektroskopija, fotoakustična spektroskopija, dielektrična spektroskopija). Neinvazivna optička merenja glukoze se vrše tako što se fokusira snop svetlosti na telo. Nakon prenosa preko ciljane oblasti, svetlo se modifikuje od strane tkiva. Optički sadržaj proizvodi difuzna svetlost koja je prodrla kroz tkivo. Apsorpscija svetlosti od kože je zbog svojih hemijskih komponenti (npr. voda, hemoglobin, melanin, masti i glukoze).
Parametri osim krvi koji su u fazi istraživanja uključuju intersticijalne tečnosti, tečnosti oka i znoj.
Vrste uređaja[uredi | uredi izvor]
Početni senzori glukoze zasnovani na suzama bili su dizajnirani kao trake pričvršćeni za fleksibilnu rastezljivu podlogu, ali su postepeno uklonjeni jer ih je bilo teško pričvrstiti za zenicu.[8] Trenutno se mnogi istraživački timovi fokusiraju na senzore glukoze tipa kontaktnih sočiva za praćenja glukoze. Međutim, senzor glukoze za suzu tipa kontaktnih sočiva i dalje se suočavaju sa mnogim problemima, tako da ova meroda još nije dostigla standard za ulazak na tržište, iz sledećih razloga:[9]
- Prvo jer će se propusnost kontaktnog sočiva smanjiti zbog senzora i prenosnog kola, što zahteva povećanje propustljivosti u novi izbor materijala i dizajn prenosnih kola.
- Drugo, za udobnost korisnika, senzor uglavnom usvaja bežično napajanje i bežični prenos, što postavlja visoke zahteve za snabdevanje energijom prenosa signala. Ako senzor generiše toplotu tokom upotrebe, to će izazvati iritaciju i nelagodnost u očima. U budućnosti, ćelije sa biogorivom mogu biti kombinovane sa senzorima da bi se rešio problem snabdevanja energijom za prenos signala.[7]
Poslednjih godina elektronski uređaji su integrisani sa kontaktnim sočivima kako bi pokušali da razviju „pametna“ kontaktna sočiva korisna u biomedicinskim aplikacijama ili za lične elektronske displeje na oku. Specifični uređaji koji se razvijaju uključuju elektronska kontaktna sočiva za:[7]
- detekciju glukoze,
- detekciju laktata,
- praćenje intraokularnog pritiska (IOP),
- korekciju prezbiopije,
- elektronski displej.
Iako su većina uređaja za kontaktna sočiva do sada bili laboratorijski prototipovi povezani sa izvorom napajanja, neki od njih su se napajali bežično putem radio-frekventne (RF) indukcije. Bežični prenos energije se stalno poboljšava, ali i dalje ima nedostatak što zahteva petlju za prenos blizu oka i spoljni izvor napajanja. Ovi nedostaci mogu biti glomazni, posebno za ljude koji vode aktivan životni stil. Bolji pristup za napajanje uređaja sa kontaktnim sočivima bio bi onaj koji je samostalan i integrisan sa kontaktnim sočivom tako da nema potrebe za spoljnim izvorom napajanja.[7]
Iz sprovedenih istraživanja i analize...do sad dobijeni rezultati i dijagrami pokazuju da pod uticajem različite koncentracije glukoze u vodi, koja je sastavni deo kontaktnih sočiva, dolazi do promene spektara u vidljivom domenu...tako da će merenja glukoze u vodenim rastvorima mekih kontaknih sočiva omogućiti dalja in vivo istraživanja identifikacije glukoze u suznom filmu.[2]
Kašnjenje rezultata[uredi | uredi izvor]
Džefri i saradnicima otkrili su da je prosečno vreme kašnjenja između glukoze u suzama i glukoze u krvi dostiže 13 min, pa je koeficijent korelacije samo 0,7544, tako da tačnost merenja nije mogla da ispuni kliničke zahteve.[10] U ranoj fazi, linearni interval senzora glukoze tipa kontaktnih sočiva koje su razvili Ču i saradnici bio je 0,03–5,0 mm a koeficijent korelacije 0,999, dok je kašnjenje bilo oko 10 min u poređenju sa vrednošću glukoze u krvi.[11].
Nedavno su Park i saradnici dizajnirali fleksibilno pametno kontaktno sočivo koje je koristilo srebrnu mrežu koja od nanovlakna kao providno rastezljivo kolo i koje je integrisalo senzor glukoze od grafena i bežični displej na elastičnoj kompozitnoj podlozi. Iako je sočivo 93% providno u vidljivoj svetlosti, ono ima vreme odziva od 1,3 s, i granicu detekcije od 12,57 mikrona i optimizovano je za toplotu. Nažalost ovaj uređaj ne pruža kvantitativno merenje koncentracije glukoze u suzama.[12][13]
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Izvori[uredi | uredi izvor]
- ^ a b v Liu Tang,1 Shwu Jen Chang,2 Ching-Jung Chen,3, and Jen-Tsai Liu1, Non-Invasive Blood Glucose Monitoring Technology: A Review Sensors (Basel). 2020 Dec; 20(23): 6925.
- ^ a b v g Milojević, Nataša M. (2013-10-25). „Određivanje nivoa koncentracije glukoze u vodenim rastvorima na osnovu promeneoptičkih osobina kontaktnih sočiva dopiranih nanomaterijalima”. Univerzitet u Beogradu (na jeziku: srpski).
- ^ Ahmed Toaha Mobashsher, Academic Editor, Noninvasive Blood Glucose Monitoring Systems Using Near-Infrared Technology—A Review Sensors (Basel). 2022 Jul; 22(13): 4855.
- ^ Badugu, Ramachandram; Reece, Edward Albert; Lakowicz, Joseph R. (2018-05-17). „Glucose-sensitive silicone hydrogel contact lens toward tear glucose monitoring”. Journal of Biomedical Optics. 23 (05): 1. ISSN 1083-3668. doi:10.1117/1.JBO.23.5.057005.
- ^ Gabriel, Ellen; Garcia, Paulo; Lopes, Flavio; Coltro, Wendell (2017-03-29). „Paper-Based Colorimetric Biosensor for Tear Glucose Measurements”. Micromachines (na jeziku: engleski). 8 (4): 104. ISSN 2072-666X. doi:10.3390/mi8040104.
- ^ Agustini, Deonir; Bergamini, Márcio F.; Marcolino-Junior, Luiz Humberto (2017). „Tear glucose detection combining microfluidic thread based device, amperometric biosensor and microflow injection analysis”. Biosensors and Bioelectronics (na jeziku: engleski). 98: 161—167. doi:10.1016/j.bios.2017.06.035.
- ^ a b v g Reid, Russell C.; Minteer, Shelley D.; Gale, Bruce K. (2015). „Contact lens biofuel cell tested in a synthetic tear solution”. Biosensors and Bioelectronics (na jeziku: engleski). 68: 142—148. doi:10.1016/j.bios.2014.12.034.
- ^ Yang, Yiran; Gao, Wei (2019). „Wearable and flexible electronics for continuous molecular monitoring”. Chemical Society Reviews (na jeziku: engleski). 48 (6): 1465—1491. ISSN 0306-0012. doi:10.1039/C7CS00730B.
- ^ Kownacka, Alicja E.; Vegelyte, Dovile; Joosse, Maurits; Anton, Nicoleta; Toebes, B. Jelle; Lauko, Jan; Buzzacchera, Irene; Lipinska, Katarzyna; Wilson, Daniela A. (2018-11-12). „Clinical Evidence for Use of a Noninvasive Biosensor for Tear Glucose as an Alternative to Painful Finger-Prick for Diabetes Management Utilizing a Biopolymer Coating”. Biomacromolecules (na jeziku: engleski). 19 (11): 4504—4511. ISSN 1525-7797. doi:10.1021/acs.biomac.8b01429.
- ^ La Belle, Jeffrey T.; Adams, Anngela; Lin, Chi-En; Engelschall, Erica; Pratt, Breanna; Cook, Curtiss B. (2016). „Self-monitoring of tear glucose: the development of a tear based glucose sensor as an alternative to self-monitoring of blood glucose”. Chemical Communications (na jeziku: engleski). 52 (59): 9197—9204. ISSN 1359-7345. doi:10.1039/C6CC03609K.
- ^ Chu, Ming Xing; Miyajima, Kumiko; Takahashi, Daishi; Arakawa, Takahiro; Sano, Kenji; Sawada, Shin-ichi; Kudo, Hiroyuki; Iwasaki, Yasuhiko; Akiyoshi, Kazunari (2011). „Soft contact lens biosensor for in situ monitoring of tear glucose as non-invasive blood sugar assessment”. Talanta (na jeziku: engleski). 83 (3): 960—965. doi:10.1016/j.talanta.2010.10.055.
- ^ „Glucose monitoring in sweat and tears no stretch for new biosensors”. Nano Today (na jeziku: engleski). 19: 1—2. 2018. doi:10.1016/j.nantod.2018.02.004.
- ^ Park, Jihun; Kim, Joohee; Kim, So-Yun; Cheong, Woon Hyung; Jang, Jiuk; Park, Young-Geun; Na, Kyungmin; Kim, Yun-Tae; Heo, Jun Hyuk (2018-01-05). „Soft, smart contact lenses with integrations of wireless circuits, glucose sensors, and displays”. Science Advances (na jeziku: engleski). 4 (1): eaap9841. ISSN 2375-2548. doi:10.1126/sciadv.aap9841.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Nanoporous Gold-Based Biofuel Cells on Contact Lenses (jezik: engleski)
 | Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja). |
