14 اوت 2024- تیمی از محققان مهندسی برق، کامپیوتر و مهندسی پزشکی از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA)، دانشگاه A&M تگزاس(TAMU)  و دانشگاه بین‌المللی فلوریدا(FIU) ، از یک نوآوری پیشگامانه در مدیریت دیابت با توسعه یک سیستم جدید پایش مداوم قند خون (CGM) رونمایی کردند.

در این سیستم جدید، یک حسگر زیستی گلوکز قابل جایگذاری زیرجلدی با یک تصویرگر طول عمرفسفرسانس((PLI[1] و الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشین ادغام شده است تا راه‌حلی مطمئن‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای پایش گلوکز در زمان واقعی ایجاد شود. این یافته ها در مجله ACS Nano منتشر گردید.

دیابت، یک بیماری مزمن که بیش از 450 میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهد، برای جلوگیری از عوارض شدید سلامتی، نیاز به نظارت مداوم و دقیق بر قند خون دارد. روش‌های سنتی پایش گلوکز اغلب به سوراخ کردن مکرر انگشت نیاز دارند که منجر به ناراحتی و کاهش پایبندی به رژیم‌های مدیریت گلوکز می‌شود.

در حالی که سیستم‌های CGM موجود برخی از این چالش‌ها را کاهش داده‌اند، اما همچنان با هزینه‌های بالا، طول عمر محدود سنسور و تحریک بالقوه بافت به دلیل ماهیت تهاجمی جایگذاری الکترود همراه هستند.

سیستم جدید CGM با استفاده از حسگر زیستی سازگار مبتنی بر فسفرسانس که به صورت زیر جلدی کاشته می شود، این محدودیت ها را برطرف می کند.

برخلافCGM های معمولی که بر واکنش های الکتروشیمیایی متکی هستند، این سیستم نوآورانه سطوح گلوکز را از طریق مدولاسیون سیگنال های فسفرسانس ساطع شده توسط سنسور تشخیص می دهد. سیگنال ساطع شده، که طول عمر قابل توجه بیشتری در مقایسه با اتوفلورسانس بافتی دارد، توسط PLI فشرده با عبور از پوست گرفته می شود و امکان بازخوانی غیر تهاجمی سطح قند خون را فراهم می کند.

یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های این سیستم، توانایی آن در نظارت دقیق بر سطح گلوکز حتی در صورت عدم هماهنگی سنسور است که یک مشکل رایج در دستگاه‌های پوشیدنی است.

تصویرگر طول عمر فسفرسانس(PLI) مجهز به یک مدل مبتنی بر شبکه ی عصبی است که تصاویر طول عمر فسفرسانس را پردازش می کند تا نه تنها سطوح قند خون را استنباط کند، بلکه ناهماهنگی ها را نیز تشخیص دهد، و از کاربر می خواهد در صورت لزوم موقعیت دستگاه را اصلاح کند. این ویژگی تضمین می‌کند که خوانش‌های گلوکز دقیق و قابل اعتماد باقی بمانند، حتی در حین فعالیت بدنی یا حرکت، که اغلب می‌تواند باعث ناهماهنگی شود.

در آزمایشinvitro ، تصویرگر طول عمر فسفرسانس به دقت 88.8 درصد در طبقه‌بندی غلظت گلوکز در محدوده‌های نرمال، کم و زیاد، با قابلیت اضافی برای شناسایی ناهماهنگی‌ها با دقت 100 درصد، دست یافت.

این عملکرد قوی نشان می دهد که این سیستم می تواند به طور قابل توجهی کیفیت نظارت بر گلوکز را بهبود بخشد و به طور بالقوه نیاز به کالیبراسیون مجدد مکرر را کاهش دهد و تجربه یکپارچه تری را به کاربران ارائه دهد.

مقرون به صرفه بودن سیستم جدید CGM یکی دیگر از نکات برجسته است. حسگر زیستی قابل جاگذاری آن کوچکتر و بادوام تر از حسگرهای فعلی است، با پاسخ فسفرسانس پایدار تا 12 هفته و فعالیت آنزیمی آن برای بیش از چهار هفته، حفظ می شود.

این طول عمر طولانی نیاز به تعویض مکرر سنسور را کاهش می دهد، که سهم عمده ای در هزینه بالای سیستم های فعلیCGM ، دارد. علاوه بر این، طراحی جمع و جور و قابل حمل PLI، همراه با مقرون به صرفه بودن آن، این حسگر را به گزینه ای جذاب برای پذیرش گسترده تبدیل می کند.

فراتر از پایش گلوکز، محققان کاربردهای گسترده تری را برای سیستم PLI در نظر می گیرند. توانایی این پلت فرم تصویربرداری برای گرفتن سیگنال‌های فسفرسانس با وضوح فضایی بالا، فرصت‌هایی را برای سنجش چندگانه باز می‌کند، جایی که نشانگرهای زیستی متعدد را می‌توان به طور همزمان زیر نظر گرفت. این قابلیت می تواند حوزه ی تشخیص ابزارهای پوشیدنی را متحول کند و این سیستم را به ابزاری همه کاره برای نظارت بر سلامت در زمان واقعی تبدیل نماید.

این سیستم جدیدCGM ، نشان دهنده گامی مهم به جلو در مراقبت از دیابت است که فناوری پیشرفته را با طراحی بیمار محور ترکیب کرده است. با ارائه ی دقت بیشتر، راحتی بهبود یافته و کاهش هزینه ها، پتانسیل تغییر روش مدیریت دیابت را دارد و در نهایت کیفیت زندگی میلیون ها نفر را در سراسر جهان بهبود می بخشد.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2024-08-reliable-effective-solution-glucose.html