Neinvazivní měření koncentrace glukózy by mohlo denně usnadňovat život pacientům s diabetem. Řízení i léčba tohoto chronického onemocnění silně závisí právě na efektivním monitorování glykémie. Diabetiků navíc neustále přibývá. Poslední predikce ukazují, že do roku 2035 vzroste celosvětový počet osob s tímto onemocněním až na 592 milionů případů. Proto pokud se podaří vyrobit neinvazivní monitor koncentrace glukózy s vysokou přesností, bude to znamenat přínos prakticky pro všechny diabetiky.
Při vývoji nového světelného skeneru vědci využili Ramanovu spektroskopii – metodu, která určuje chemické složení tekutin, tkání nebo buněk tím, že na ně svítí blízké infračervené nebo viditelné světlo. Následuje analýza, jak se toto světlo rozptyluje/odchyluje, když narazí na různé druhy molekul. Ramanova spektroskopie tak umožňuje měřit glykémii neinvazivně přes kůži analýzou unikátních vibračních otisků molekul glukózy.
V klinické studii její autoři použili nové zařízení u zdravého dobrovolníka po dobu 4 hodin. Když subjekt položil ruku na zařízení, blízký infračervený paprsek pronikl malým skleněným okénkem na kůži a provedl měření. Každé měření trvalo zhruba 30 sekund a opakovalo se každých pět minut. Během studie subjekt vypil dva nápoje s obsahem 75 gramů glukózy, což umožnilo sledovat významné změny glykémie.
Zařízení založené na Ramanově spektroskopii vykázalo přesnost srovnatelnou se dvěma komerčně dostupnými nositelnými systémy pro monitorování glukózy, které byly subjektu implantovány na druhou paži. Zatímco většina pacientů s diabetem měří glykémii z kapky krve glukometrem, někteří používají nositelné systémy, jež mají senzor zavedený těsně pod kůži. Tyto senzory měří koncentraci glukózy v intersticiální tekutině, mohou však způsobit podráždění kůže. Navíc je třeba je každých 10 až 15 dní měnit.
Výzkumníci nejprve řešili, jak přímo měřit glukózové Ramanovy signály z kůže. Obvykle je tato glukózová odezva příliš malá na to, aby se dala odlišit od všech ostatních signálů generovaných molekulami v tkáni. Tým MIT našel způsob, jak filtrovat většinu nežádoucího signálu tím, že na kůži svítil blízké infračervené světlo pod jiným úhlem a pak odebíral výsledný Ramanův signál. Následně dokázali vytvořit základní zařízení díky analýze pásem – spektrálních oblastí odpovídajících specifickým molekulárním rysům – v Ramanově spektru. Typicky může toto spektrum obsahovat asi 1000 pásem, autoři výzkumu však zjistili, že glykémii lze určit pouze na základě 3 z nich.
Tento přístup umožnil snížit náklady a provádět měření pomocí efektivního zařízení přibližně velikosti krabice od bot. Navíc se vědci dokázali úspěšně vyrovnat i s tím, že případné klinické testování in vivo by s takovým přístrojem přinášelo významné výzvy v podobě pohybů účastníků po delší dobu, ale také změn vlhkosti pokožky, rozdílů v tlaku na zařízení a v melaninu v kůži – to vše totiž přispívá k variabilitě signálu.
Po dokončení této studie tým vyvinul menší prototyp přibližně o velikosti mobilního telefonu, který aktuálně testuje jako nositelný přístroj u zdravých i prediabetických dobrovolníků. Pracuje také na tom, aby zařízení bylo ještě menší − přibližně o velikosti hodinek.
(hno)
Zdroje:
1. Bresci A., Kim Y., Jue M. et al. Band-pass raman spectroscopy unlocks compact point-of-care noninvasive continuous glucose monitoring. Anal Chem 2025 Dec 16; 97 (49): 27020−27026, doi: 10.1021/acs.analchem.5c01146.
2. Trafton A. Noninvasive imaging could replace finger pricks for people with diabetes. MIT News, 2025 Dec 3. Dostupné na: www.news.mit.edu/2025/noninvasive-imaging-could-replace-finger-pricks-diabetes-1203
3. Guzman-Vilca W. C., Carrillo-Larco R. M. Number of people with type 2 diabetes mellitus in 2035 and 2050: a modelling study in 188 countries. Curr Diabetes Rev 2025; 21 (1): e120124225603, doi: 10.2174/0115733998274323231230131843.
