Разделы: Медицина
Размещена 07.08.2020. Последняя правка: 07.08.2020.
Просмотров - 1645

СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО МОНИТОРИНГА УРОВНЯ САХАРА В КРОВИ ДЛЯ БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ

Минаков Григорий Игоревич

Производственное унитарное предприятие "ФреБор"

Инженер-технолог производственно-технологического отдела

УДК 616.379-008.64

Введение

В двадцать первом веке сахарный диабет  стал ведущим неинфекционным заболеванием или «неинфекционной эпидемией» по выражению ряда ведущих специалистов. По данным Международной Федерации Диабета (IDF) к 2030 году число пациентов среди взрослого населения (20 -79 лет) с сахарным диабетом достигнет 439 миллионов. Кроме того, группой риска развития сахарного диабета являются более 500 млн человек с метаболическим синдромом. По мнению экспертов Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) сахарный диабет занимает первое место среди заболеваний, приводящих к инвалидности, и третье – по смертности.

На Производственном унитарном предприятии «ФреБор» разрабатывается медицинское устройство «подкожные датчики глюкозы», которое позволит решить данные проблемы и оптимизировать процесс мониторинга уровня глюкозы.

Актуальность. Заболеваемость сахарным диабетом непрерывно растет. Для решения этой задачи мировые компаии в медицинской сфере разрабатывают устройства, которые помогут решить ряд проблем больных сахарным диабетом.

Цель. Разработка медицинского устройства которое поможет больным сахарным диабетом оптимизировать методы измерений глюкозы в крови, избавиться от неприятных ощущений в области нервых окончаний при использовании глюкометров.

Сахарный диабет – хронический метаболический синдром, характеризующийся гипергликемией, глюкозурией и связанный с ними нарушениями обмена веществ. Развитие синдрома обусловлено абсолютной или относительной недостаточностью инсулина в организме, приводящей к нарушению углеводного, жирового и белкового обмена и глубокой дезорганизации внутриклеточного метаболизма [1]

Регулирование концентрации глюкозы в крови относится к одним из самых важных жизненных процессов саморегулирования организма человека. Это связано с тем, что для клеток глюкоза является источником жизненной энергии, а также представляет собой исходный материал для многих биохимических синтезов. Нахождение уровня глюкозы в пределах от 60 до 100 мг/дл (от 3,3 до 5,5 ммоль/л) является нормой, так как именно при этих значениях обеспечивается оптимальная жизнедеятельность клеток и органов, в частности, нервных клеток и мозга человека.

К сожалению, на сегодняшний день данная болезнь считается практически неизлечимой, поэтому сопровождает человека всю жизнь. Кроме того, следует отметить, что сахарный диабет крайне опасен своими осложнениями, например, данное заболевание может вызвать кетоацидоз, гипогликемияю, гиперосмолярную кому, лактацидотическую кому [2], а также развить хронические осложнения, в частности, ретинопатию, нефропатию, энцефалопатию, полинейропатию, поражения кожи, микроангиопатию, диабетические стопы [3].

Важной задачей в борьбе с сахарным диабетом, является разработка медицинского устройства, которое позволит контролировать уровень глюкозы в любой момент времени и даст возможность оперативно реагировать на колебания уровня глюкозы в крови.

Сейчас пациенты, больные сахарным диабетом, измеряют уровень глюкозы в крови с помощью глюкометров.

Глюкометр – это устройство, предназначенное для определения уровня глюкозы в органических жидкостях (например, в крови). На настоящий момент доподлинно известно, что первый в мире глюкометр был разработан в 1970 году и запатентован в 1971 году [4] компанией «ARKRAY», изначально называвшейся «Первая Киотская химическая компания», или Kyoto Daiichi Kagaku. Глюкометр был предназначен для врачей и использовал тест-полоски, которые назывались Dextrostix (Декстростикс). Измерение осуществлялось следующим образом: сначала проводилось нанесение капли крови на тестполоску, затем (через одну минуту) ее аккуратное удаление с поверхности полоски. После этого тест-полоска вставлялась в глюкометр и осуществлялось измерение концентрации глюкозы в крови [5].

В настоящее время данный прибор (глюкометр) так же, как и ранее используется для диагностики и отслеживания текущего состояния углеводного метаболизма у людей, страдающих сахарным диабетом. На основании данных, полученных с помощью глюкометра, больные могут принимать разнообразные меры, призванные компенсировать нарушения углеводного обмена.

Научная новизна

Недостаток метода измерения глюкозы с помощью глюкометра в том, что постоянный контроль глюкозы вызывает болевой эффект в области нервных окончаний и не может своевременно сигнализировать о повышении или понижении уровня глюкозы. На Производственном унитарном предприятии «ФреБор» разрабатывается медицинское устройство «подкожные датчики глюкозы», которое позволит решить данные проблемы и оптимизировать процесс мониторинга уровня глюкозы.

Данный прибор будет представлять из себя контейнер (микрокапсулу) из полимеров синтетического и природного происхождения для хранения и доставки в организм белкового вещества (фермента), которую можно вводить под кожу человека и с помощью оптического гаджета считывать показания. В состав оболочки микрокапсулул должен входить оптический-материал, который при взаимодействии глюкозы с ферментом будет излучать волны определенного диапазона и регистрироваться оптическим датчиком. Таким образом, снимая спектры флуоресценции, можно следить за уровнем концентрации глюкозы в микрокапсуле с помощью мобильного телефона.

Подкожный датчик глюкозы - устройство, измеряющие концентрацию глюкозы с помощью чувствительного белка, который ретранслирует концентрацию с помощью флуоресценции, у больных сахарным диабетом.

Флуоресцентными свойствами обладают некоторые фрагменты молекул называемые флуорофоры. Как правило флуорофором является карбо- или гетероциклическое ядро, которое поглощает энергию определённой длины волны и после этого выделяет энергию другой длины волны. Количество энергии и длина волны излучаемого света зависят как от химической природы флюорофора, так и от параметров его окружения (вязкости, полярности и др.).

Для того, чтобы электрон во внешней орбитали молекулы перешел из основного состояния в возбужденное состояние, требуется фиксированное количество энергии, которая, в случае хромофоров (молекулы, которые поглощают свет), может быть получено путем поглощения фотона с энергией, равной или немного выше. Это состояние является кратковременным, и электрон возвращается на первый уровень орбитали, теряя энергию в виде тепла или в случае флуорофоров, испуская фотон, который, из-за потери разности между энергией поглощения фотона и энергией возбуждения будет иметь более низкую энергию, чем поглощенный фотон или же испускаемый фотон будет иметь большую длину волны. Разница между этими двумя длинами волн, называется сдвиг Стокса.

Предлагается реализовать возможность беспроводной зарядки такого датчика, чтобы повысить работоспособность устройства. Размеры устройства будут составлять не более 5 мм.

Корпус подкожного датчика выполнен из полиметилметакрилата. Данное устройство имеет силиконовый воротник с содержанием медицинского препарата с целью снятия восполительного процесса.

Заключение. Проанализированная научно − методическая литература и обобщенный личный опыт в производстве медицинских устройств и изделий позволяют сделать следующие выводы:

1. Использование подкожного датчика для определения уровня глюкозы в крови больных сахарным диабетом позволит оптимизировать процесс постоянного контроля глюкозы, значительно улучшить качество жизни больных сахарным диабетом.

2. Сахарный диабет является тяжелым соматическим заболеванием, при котором и в настоящее время сохраняется высокая инвалидизация и смертность больных, связанная с развитием диабетических осложнений.

3. Своевременно реагировать на изменение уровня глюкозы в крови больного сахарным диабетом.

4. Автор утверждает, что данное медицинское устройство  «подкожный датчик глюкозы» позволит исключить неприятные ощущения в области нервных окончаний области пункции и т.д.

5. Беспроводная зарядка подкожного датчика глюкозы и срок службы.

1. Стаценко М.Е. Сахарный диабет: учебно−методическое пособие. Вып. 1: Этиология, патогенез, клиника, дифференциальный диагноз, принципы лечения / А.Ф. Косицына, С.В. Туркина, С.Л. Болотова. – Волгоград: ВолГУ, 2002. – 64 с.
2. Возможные осложнения сахарного диабета учебно−методическое пособие. – Ростовский Государственный Медицинский Университет – Ростов-на-Дону: РостГМУ, 2016. – 60 с.
3. Diabetes mellitus, fasting blood glucose concentration, and risk of vascular disease: a collaborative meta-analysis of 102 prospective studies. Emerging Risk Factors Collaboration.
4. Первый в мире глюкометр Ames и тест-полоски Dextrostix // энциклопедия: по материалам изд-ва «Мой диабет» [Электронный ресурс]. – 2004. – Режим доступа: https://moidiabet.ru/articles/pervii-v-mire-gljukometr-ames-i-test-poloski-dextrostix. – Дата доступа: 02.02.2012.
5. Sadeghi R. The Effect of Diabetes Mellitus Type I on Periodontal and Dental Status / F. Taleghani, S. Mohammadi, Z. Zohri // J. Clin. Diagn. − 2017. − Vol. 11, № 7. − P. 14−17.

Рецензии:

19.10.2020, 6:29 Умарова Зарифа Фахриевна
Рецензия: Необходимо указать какая это статья - оригинальная или обзорная? вы пишите, что подкожные датчики глюкозы измеряют концентрацию глюкозы с помощью чувствительного белка. Какого белка, это биомаркер? Какое значение сдвиг Стокса имеет в диагностике сахарного диабета?



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий