Graphic: Christine Daniloff

Чтобы знать свой уровень сахара в крови, люди, страдающие диабетом I типа, вынуждены прокалывать себе пальцы по несколько раз в день. Хотя боль при такой манипуляции незначительна, это мешает повседневной жизни.

«Они не могут обойтись без этой процедуры», – говорит Пол Бэрон (Paul Barone), научный сотрудник отделения химического машиностроения Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology – MIT).

Бэрон и профессор Майкл Страно (Michael Strano) работают сейчас над новым типом прибора для мониторинга уровня глюкозы в крови, который не только избавит больных от этой неприятной процедуры, но и обеспечит более точные результаты.

«Сахарный диабет – огромная проблема, носящая глобальный характер, и, несмотря на значительные инженерные достижения, наши возможности точно измерять уровень глюкозы все еще остаются весьма примитивными», – говорит Страно. «Между тем, для все большего числа людей это является вопросом жизни и смерти. Наиболее проблемные последствия диабета развиваются в результате относительно коротких подъемов сахара в крови пациента, превышающих нормальный физиологический уровень, например, после еды. Если мы сможем определять и предотвращать такие подъемы, мы продвинемся далеко вперед в ослаблении разрушительного воздействия этого заболевания».

Исследование, опубликованное в 2008 году в журнале New England Journal of Medicine (NEJM), подтвердило, что непрерывный мониторинг помогает пациентам с диабетом I типа в возрасте от 25 лет лучше контролировать уровень глюкозы в крови. Однако существующие портативные устройства не так точны, как тесты, проводимые с помощью прокола пальца, и нуждаются в настройке один-два раза в день – то есть в процессе, который по-прежнему сводится все к той же неприятной процедуре.

Большинство существующих датчиков для непрерывного контроля глюкозы работают на методе введения фермента глюкозоксидазы, расщепляющего глюкозу. Электрод, закрепленный на коже, взаимодействует с побочным продуктом реакции  – перекисью водорода, позволяя косвенно измерять уровень глюкозы. Однако ни один из таких датчиков не был одобрен для использования в течение более 7 дней подряд.

Профессор педиатрической эндокринологии Стэнфордской школы медицины (Stanford School of Medicine) Брюс Бакингем (Bruce Buckingham), автор вышеупомянутой статьи в NEJM, считает, что мониторинг глюкозы сегодня, безусловно, ориентирован на разработку портативных сенсоров. Однако до того как такие устройства смогут работать без резервного контроля с проколом пальца, пройдет еще несколько лет.

«С течением времени такие устройства должны становиться все меньше, точнее и удобнее для ношения», – говорит Бакингем, не принимавший участия в проекте MIT.

Описанная в декабре 2009 года в ACS Nano технология, на которой основан новый сенсор, принципиально отличается от применяемой в существующих сейчас приборах. Сенсор основан на углеродных нанотрубках, заключенных в полимер, чувствительный к концентрации глюкозы. При взаимодействии с глюкозой нанотрубки флуоресцируют, что определяется при освещении их ближним инфракрасным светом. При этом интенсивность флуоресценции коррелирует с концентрацией глюкозы.

Исследователи собираются сделать из таких взвешенных в солевом растворе нанотрубок «чернила», которые можно вводить под кожу, как татуировку. Такая «татуировка» будет работать в течение определенного периода времени, возможно, до шести месяцев, после чего операцию нужно будет повторять.

Для чтения результатов пациент должен носить монитор, освещающий татуировку светом ближней инфракрасной области спектра и определяющий интенсивность возникающей в ответ на освещение флуоресценции. В отличие от многих флуоресцентных молекул, углеродные нанотрубки не разрушаются под воздействием света, что является одним из преимуществ этого типа сенсоров.

«Их можно освещать, сколько угодно, причем интенсивность освещения также не имеет значения», – комментирует Бэрон.

Благодаря этому датчик может использоваться для непрерывного чтения результатов.

Сейчас Бэрон и Страно работают над улучшением точности своего прибора. Любой датчик уровня глюкозы должен пройти тест, известный как Шкала ошибок Кларка (Clarke Error Grid) – золотой стандарт точности таких устройств. Получаемые с помощью нового сенсора результаты должны точно соответствовать результатам стандартных лабораторных исследований, так как ошибки в определении уровня глюкозы могут оказаться фатальными для пациента.

«До начала клинических испытаний нашего датчика пройдет еще несколько лет»,  – отмечает Бэрон, – «но эксперименты на животных начнутся в ближайшем будущем».

«Они станут ключевыми для определения ценности этого подхода», – считает Бакингем. «Пока сенсор ни на ком не испытан и пока не оценена интенсивность сигнала, ничего нельзя сказать о том, насколько хорош сам подход».