ניטור רציף של רמות הסוכר בדם ע"י שינויי צבעו של הידרוג'ל

חוקרים הצליחו לפתח חומר חדש לניטור רציף של רמות הגלוקוזה המשנה את צבעו עם ההשתנות ברמות הסוכר

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]
חוקרים הצליחו לפתח חומר חדש לניטור רציף של רמות הגלוקוזה המשנה את צבעו עם ההשתנות ברמות הסוכר, כאשר השינוי באורך הגל כה מדויק עד כי רופאים וחולים יוכלו להשתמש בו לשם נטילת אינסולין אוטומטית – תכונה שאינה קיימת היום במסגרת אמצעי המדידה המסחריים, כגון פסי בדיקה.

חוקרים מאוניברסיטת אילינוי הצליחו לפתח חומר חדש לניטור רציף של רמות הגלוקוזה המשנה את צבעו עם ההשתנות ברמות הסוכר, כאשר השינוי באורך הגל כה מדויק עד כי רופאים וחולים יוכלו להשתמש בו לשם נטילת אינסולין אוטומטית – תכונה שאינה קיימת היום במסגרת אמצעי המדידה המסחריים, כגון פסי בדיקה.

"לטכנולוגיות נוכחיות של ניטור רציף של גלוקוזה יש מגבלות רציניות," אמר החוקר הראשי פול בראון, פרופסור למדעי החומרים והנדסת חומרים באוניברסיטת אילינוי. "למערכות הקיימות היום יש רגישות מוגבלת, דיוק מוגבל וצורך תכוף בכיול. בעזרת המערכות הקיימות היום אתה אכן יכול לקבוע מהן המגמות של רמות הגלוקוזה, אולי מבלי לערוך כיול תכוף, לא תהיה למערכת את הדיוק ואת האמינות הנדרשות להזרקה מדויקת או אוטומטית של אינסולין."

החיישן החדש מורכב מהידרוג'ל, חומר דמוי-קריש אלסטי וגמיש, המבוסס על תרכובות של חומצה בורונית. חומצה בורונית נקשרת לגלוקוזה וגורמת בכך לג'ל להתנפח ולהתרחב ככל שריכוז הגלוקוזה גדל. בתוך הג'ל מוטמעים גבישים פוטוניים המורכבים מחרוזים זעירים המסודרים בתבנית מוגדרת. גביש פוטוני דומה למראה המעבירה רק אורך גל יחיד מהאור בעוד ששאר אורכי-הגל מהספקטרום עוברים דרך הגביש. ככל שההידרוג'ל מתרחב, כך האור המשתבר משתנה מכחול לירוק ואז לאדום.

חוקרים בדקו בעבר את האפשרות להשתמש בהידרוג'לים מבוססי-חומצה בורונית לאיתור גלוקוזה, זאת לאור העובדה כי חומרים אלו אינם רגישים לרוב הרכיבים הנמצאים במחזור הדם. יחד עם זאת, חומרים אלו מציבים מספר אתגרים מבחינה כימית: כאשר ריכוז הגלוקוזה נמוך ייתכן מצב שבו שתי חומצות בורוניות תתקשרנה ליחידה אחת של גלוקוזה. מצב זה גורם להידרוג'ל להתכווץ לפני שריכוז הגלוקוזה גדל מספיק על מנת שהוא יתרחב מחדש. החוקרים מצאו פתרון לבעיה זו ע"י הוספת כימיקל שלישי המוכנה בשם "חומר לאתחול הנפח" שנועד להיקשר לחומצה הבורונית לפני הוספת הגלוקוזה, תנאי המביא לטרום-כיווץ של הג'ל ומספק נקודת ייחוס למדידות. פיתוח זה אפשר לחוקרים מאילינוי לנצל את היתרונות של מערכת החומצה הבורונית מבלי להיתקל במגבלה של כיווץ הג'ל בריכוזים נמוכים.

החומר המסוגל לשנות את צבעו כתלות בריכוז הגלוקוזה הוא פשוט וזול לייצור, והחוקרים טוענים כי הידרוג'ל בגודל של 6 סמ"ר מספיק לעד 25 מטופלים. החוקרים צופים כי ההידרוג'ל יוכל לשמש כחלק ממערכת תת-עורית או התקן מתוחכם אחר שיוכל להשפיע על זרם הדם – למשל, בתור משאבת אינסולין המחדירה לדם כמות מדודה של החלבון כתלות בריכוז הגלוקוזה בדם.

מעבר לכך, היישום המרתק ביותר בעיניהם של החוקרים יוכל להיות ניטור רציף לטווח קצר של רמות הסוכר בדמם של חולים המאושפזים או כאלה הנמצאים ביחידות לטיפול נמרץ, כאשר חולים אלו הם הזקוקים ביותר לניטור רציף מסוג זה. "לדוגמה, ניתן יהיה להרכיב את החיישן בקצהו של סיב אופטי ולהחדירו לתוך זרם הדם יחד עם עירויים או מוניטורים אחרים," אמר החוקר הראשי. "אתה פשוט מחדיר את הסיב דרך חריר מוגדר ואז אתה יכול לנטר את רמות הסוכר של המטופל למשך מספר ימים או אף יותר," מוסיף ואומר החוקר הראשי.

הידיעה על המחקר