【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 技術(shù)前沿】 荷蘭初創(chuàng)公司研發(fā)2cm淚液葡萄糖傳感器，可穿戴無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)儀將成為現(xiàn)實(shí)。

幾十年來(lái)，研究人員一直在呼吁建立一種可穿戴的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)儀。這種裝置可以幫助數(shù)百萬(wàn)糖尿病患者更密切地追蹤他們的血糖水平，而不用忍受針刺傷皮膚帶來(lái)的痛苦。

科學(xué)家們已經(jīng)嘗試在汗水、唾液、呼吸和尿液中追蹤葡萄糖。他們也嘗試用光譜法從皮膚外部測(cè)量血液中的葡萄糖。最近，包括Alphabet在內(nèi)的幾個(gè)團(tuán)體提出使用智能隱形眼鏡測(cè)量淚液中的葡萄糖。

但到目前為止，還沒(méi)有人成功。對(duì)無(wú)創(chuàng)、可穿戴式葡萄糖監(jiān)測(cè)儀的追求大部分都是由于死氣沉沉的公司和疲憊不堪的研究人員。

而現(xiàn)在，出現(xiàn)了一線希望。上個(gè)月，荷蘭一家名為Noviosense的初創(chuàng)公司悄悄公布了淚液葡萄糖傳感器的人體測(cè)試數(shù)據(jù)。這項(xiàng)研究規(guī)模不大，只有六名參與者，但10月12日發(fā)表在《生物大分子》(Biomacromolecules)雜志上的結(jié)果看起來(lái)很有希望。

血液儀制造商LifeScan的前執(zhí)行官約翰·L·史密斯說(shuō)：“這是我見(jiàn)過(guò)的關(guān)于淚液葡萄糖的最好結(jié)果”，他把職業(yè)生涯的后半部分作為顧問(wèn)，致力于評(píng)估無(wú)創(chuàng)葡萄糖傳感技術(shù)。“但仍需要實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)才能使其足夠好進(jìn)行監(jiān)測(cè)?！?/p>

這一評(píng)論來(lái)自史密斯，可謂是高度贊揚(yáng)。畢竟，史密斯是眾所周知的可穿戴式無(wú)針葡萄糖監(jiān)測(cè)儀的懷疑論者。事實(shí)上，在史密斯2018年出版的《ThePursuitofNoninvasiveGlucose:HuntingtheDeceitfulTurkey》書(shū)中說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)實(shí)現(xiàn)：“這本[書(shū)]可能是這個(gè)主題需要的最后更新。”他繼續(xù)說(shuō)道，“許多參與者和觀察者開(kāi)始覺(jué)得，這是一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)到來(lái)的想法，可能很快就會(huì)消失，而且永遠(yuǎn)看不到成功?！?/p>

Noviosense用不同的方法來(lái)測(cè)量眼淚中的葡萄糖。Noviosense的設(shè)備不是將傳感器放在隱形眼鏡中，而是由用戶放在下眼瞼下面。Noviosense的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官克里斯托弗·威爾遜說(shuō)，在那里，它可以獲得可靠的淚液，更好地反映血液中葡萄糖的真實(shí)水平。威爾遜說(shuō)，此外，這種設(shè)計(jì)不會(huì)像隱形眼鏡那樣使眼睛干燥或妨礙視力。

Noviosense靈活的彈簧形線圈置于下眼瞼后面，用戶可以自己做，并自然地保持在那兒。彈簧形電極被包裹在含有固定化酶的生物聚合物中，當(dāng)暴露于葡萄糖時(shí)，這種固定化酶開(kāi)始了化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)導(dǎo)致過(guò)氧化氫的氧化，通過(guò)計(jì)時(shí)安培法測(cè)量電極可以檢測(cè)到過(guò)氧化氫。

威爾遜說(shuō)，在Noviosense的最終設(shè)計(jì)中，當(dāng)設(shè)備靠近眼睛時(shí)，它可以將葡萄糖數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)绞謾C(jī)，或者它可以通過(guò)一副眼鏡進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。威爾遜說(shuō)，對(duì)于其首次人體研究，Noviosense使用有線傳感器，因?yàn)樵摴镜臒o(wú)線組件仍在縮小以適應(yīng)傳感器尖端，此外，研發(fā)設(shè)備的校準(zhǔn)算法需要有線版本。

該公司將其設(shè)備與基于針頭的葡萄糖監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行了比較，該儀器測(cè)量血液(黃金標(biāo)準(zhǔn))和間質(zhì)液(第二接近準(zhǔn)確度)的分析物。結(jié)果：來(lái)自淚液葡萄糖測(cè)量的95%的數(shù)據(jù)點(diǎn)與血液相同，或落在可接受的誤差范圍內(nèi)。淚液數(shù)據(jù)不如血液好，但與間質(zhì)液大致相同。

這大大超過(guò)了之前的研究。史密斯說(shuō)：“有十多篇文獻(xiàn)報(bào)道試圖顯示血液和淚液葡萄糖之間的相關(guān)性，而且大部分結(jié)果基本上沒(méi)有相關(guān)性，可能只有60-70%的相關(guān)性，”這還是不夠。

史密斯說(shuō)，許多先前研究的問(wèn)題在于淚液收集的方法。研究人員嘗試過(guò)毛細(xì)管和濾紙等方法。他們還試圖通過(guò)機(jī)械或化學(xué)方法刺激淚液產(chǎn)生以獲得更大的樣品。但是這些方法會(huì)混淆天然淚液流量，從而影響葡萄糖的比例。

Noviosense的裝置不是以任何方式刺激眼淚或干擾它們，而是充當(dāng)眼瞼下方的流動(dòng)細(xì)胞并進(jìn)入威爾遜所謂的“基本型眼淚”。這些眼淚是以恒定速率產(chǎn)生的，并且“不是對(duì)情緒或風(fēng)的反應(yīng)或異物或摩擦造成的”。

盡管該裝置的長(zhǎng)度為2厘米，但威爾遜表示它很舒服，并沒(méi)有因?yàn)槟Σ炼某鰜?lái)，而且他和其他Noviosense員工已經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間佩戴過(guò)它。

也許放置葡萄糖傳感器的更明顯的地方是隱形眼鏡，因?yàn)楹艽笠徊糠秩艘呀?jīng)戴過(guò)它們。實(shí)際上，許多團(tuán)體為此提出了一些聰明的工程。例如，今年早些時(shí)候，韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所的研究人員報(bào)告了一種可伸縮的接觸器，可以監(jiān)測(cè)葡萄糖而不會(huì)影響佩戴者的視力。

甚至Alphabet也通過(guò)其生命科學(xué)集團(tuán)Verily進(jìn)入市場(chǎng)。2014年，該公司宣布正在開(kāi)發(fā)一種能夠監(jiān)測(cè)淚液中葡萄糖的智能隱形眼鏡。但是，Verily及其合作伙伴愛(ài)爾康(諾華公司的一個(gè)部門(mén))此后一直保持沉默。

隱形眼鏡提出了各自的挑戰(zhàn)。威爾遜說(shuō)，它們會(huì)破壞眼睛的脂質(zhì)雙層，使其干燥。液體也可以聚集在隱形眼鏡后面，而不是讓新鮮的液體不斷地通過(guò)。根據(jù)文獻(xiàn)和他與隱形眼鏡專(zhuān)家的談話，這些因素造成淚液葡萄糖測(cè)量誤差，至少是威爾遜的假設(shè)。

史密斯說(shuō)，無(wú)論出于什么原因，開(kāi)發(fā)智能隱形眼鏡的團(tuán)體都沒(méi)有向人類(lèi)報(bào)告可靠的葡萄糖結(jié)果，“許多研究人員認(rèn)為Verily眼鏡并未成功?！彼f(shuō)。

Noviosense已經(jīng)開(kāi)始其下一次臨床試驗(yàn)，其中包括另外24名患者，均患有1型糖尿病。威爾遜說(shuō)，每個(gè)人都會(huì)戴上眼內(nèi)裝置約半天。目標(biāo)是在更大的患者群體中，確定該裝置是否與市場(chǎng)上用于測(cè)量間質(zhì)液中葡萄糖的針頭裝置一樣準(zhǔn)確。

從間質(zhì)液中獲取的葡萄糖測(cè)量值不如血液測(cè)量值準(zhǔn)確。但它們已經(jīng)足夠好了，美國(guó)和歐洲的監(jiān)管機(jī)構(gòu)都批準(zhǔn)了這類(lèi)設(shè)備在市場(chǎng)上銷(xiāo)售，例如Abbott，Dexcom和Medtronic等公司。

他們的貼片式裝置，稱(chēng)為CGM，或連續(xù)葡萄糖監(jiān)測(cè)器，是可穿戴的并且粘附在皮膚上，通常在腹部或手臂的背部。電子貼片在皮膚下方注射一根小針，使用類(lèi)似于Noviosense設(shè)備的電化學(xué)分析測(cè)試間質(zhì)液中的葡萄糖。貼片可以佩戴長(zhǎng)達(dá)兩周，具體取決于型號(hào)。

Noviosense將雅培在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的CGM的性能與其自身的入眼設(shè)備進(jìn)行了比較。根據(jù)Noviosense的報(bào)告，使用稱(chēng)為中值絕對(duì)相對(duì)差(MedARD)的統(tǒng)計(jì)分析，Noviosense的設(shè)備得分為12.5%，與雅培的CGM相當(dāng)。該公司希望其下24個(gè)受試者的數(shù)據(jù)也能與雅培設(shè)備的準(zhǔn)確性相匹配。

Verily宣告擱置葡萄糖監(jiān)測(cè)隱形眼鏡開(kāi)發(fā)

在今年11月16日，Alphabet的Verily在博文中表示，該公司將暫停與愛(ài)爾康(Alcon)合作開(kāi)發(fā)葡萄糖監(jiān)測(cè)隱形眼鏡，部分原因是“在復(fù)雜的眼睛環(huán)境中獲得可靠的淚液葡萄糖讀數(shù)的挑戰(zhàn)”。

在一篇博文中，Verily表示其首批項(xiàng)目之一是將傳感器放在隱形眼鏡上，以測(cè)量糖尿病患者的血糖水平，從而更好地控制疾病。Verily于2014年與諾華公司的眼科護(hù)理部門(mén)愛(ài)爾康公司合作，利用該團(tuán)隊(duì)在鏡片開(kāi)發(fā)和制造方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。Verily聲稱(chēng)，“他們對(duì)創(chuàng)新的興趣使我們有了一項(xiàng)雄心勃勃的使命，即讓數(shù)百萬(wàn)人每天使用的物品變成最先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備?！?/p>

SmartLens項(xiàng)目已發(fā)展成為一個(gè)多功能電子平臺(tái)，可以支持眼睛上的感應(yīng)和傳輸數(shù)據(jù)等操作。Verily已經(jīng)開(kāi)發(fā)出將無(wú)線電子設(shè)備和微型傳感器集成到隱形眼鏡中的方法，并以多種形式構(gòu)建了數(shù)千個(gè)鏡頭。到目前為止，Verily已將電子平臺(tái)指向三個(gè)不同的護(hù)理領(lǐng)域。除了原有的葡萄糖感應(yīng)鏡片，Verily一直致力于用于老花眼的智能可調(diào)節(jié)隱形眼鏡和用于改善白內(nèi)障手術(shù)后視力的智能人工晶狀體。在此過(guò)程中，Verily與個(gè)人用戶進(jìn)行了許多臨床研究會(huì)議，從眼睛讀數(shù)中收集了數(shù)十萬(wàn)個(gè)生物學(xué)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

Verily對(duì)葡萄糖感應(yīng)鏡片的臨床研究表明，其對(duì)淚液葡萄糖和血糖濃度之間相關(guān)性的測(cè)量結(jié)果不足以支持醫(yī)療器械的要求。在某種程度上，這與在復(fù)雜的眼睛環(huán)境中獲得可靠的淚液葡萄糖讀數(shù)的挑戰(zhàn)相關(guān)。例如，Verily發(fā)現(xiàn)淚液中生物分子的干擾導(dǎo)致從淚膜中的少量葡萄糖獲得準(zhǔn)確的葡萄糖讀數(shù)的挑戰(zhàn)。此外，Verily聲稱(chēng)其臨床研究已證明在實(shí)現(xiàn)可靠的淚液葡萄糖讀數(shù)所需的穩(wěn)態(tài)條件方面存在挑戰(zhàn)。

Verily表示已經(jīng)決定與愛(ài)爾康一起決定將葡萄糖感應(yīng)鏡片擱置，同時(shí)繼續(xù)專(zhuān)注于智能容納隱形眼鏡和智能人工晶狀體項(xiàng)目。

Verily還表示始終致力于改善糖尿病患者的生活，包括通過(guò)改進(jìn)廉價(jià)和不顯眼的葡萄糖傳感方法來(lái)支持糖尿病管理。并且正在與Dexcom密切合作，開(kāi)發(fā)小型連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀，并與賽諾菲合資的Onduo將持續(xù)感應(yīng)整合到2型糖尿病患者的護(hù)理范例中。

Verily最后表示期待著與愛(ài)爾康合作的另外兩個(gè)SmartLens項(xiàng)目走入下一階段發(fā)展，將其重要技術(shù)知識(shí)和成就應(yīng)用于眼科學(xué)的普遍狀況。