Detecção contínua e não invasiva de glicose no horizonte com o desenvolvimento de um novo sensor óptico
Sensor infravermelho contínuo de glicose TMOS em uso. Crédito:Universidade RMIT Durante décadas, as pessoas com diabetes confiaram em picadas nos dedos para retirar sangue ou em microagulhas adesivas para medir e controlar os seus níveis de glicose. Além de dolorosos, esses métodos podem causar coceira, inflamação e infecção.
Pesquisadores do TMOS, Centro de Excelência do Conselho Australiano de Pesquisa para Sistemas Meta-Ópticos Transformativos, deram um passo importante para eliminar esse desconforto. A equipe da Universidade RMIT descobriu novos aspectos da assinatura infravermelha da glicose e usou essas informações para desenvolver um sensor óptico miniaturizado de apenas 5 mm de diâmetro que poderia um dia ser usado para fornecer monitoramento contínuo e não invasivo da glicose no controle do diabetes.
A detecção não invasiva de glicose tem sido um alvo há quase 30 anos devido às suas implicações no monitoramento sem dor. Técnicas de detecção óptica de glicose foram relatadas; no entanto, eles exigem instrumentação óptica complexa normalmente encontrada em laboratórios, tornando-os inadequados para uso regular em pacientes.
O principal desafio enfrentado pelos testes ópticos de glicose acessíveis e vestíveis tem sido a miniaturização e a filtragem dos sinais de glicose dos picos de absorção de água no espectro do infravermelho próximo (NIR). Essencialmente, tem sido quase impossível diferenciar com precisão entre água e glicose no sangue. Até agora.
Sensor infravermelho de glicose TMOS (centro) com bateria tipo moeda e operação bluetooth. Crédito:Universidade RMIT
Em uma pesquisa inédita publicada na Advanced Sensor Research , a equipe identificou quatro picos infravermelhos na glicose que permitem a identificação seletiva e sensível em ambientes aquosos e biológicos. A equipe está interessada em colaborar com parceiros acadêmicos e industriais para continuar este trabalho e conduzir pesquisas pré-clínicas e clínicas, o que abriria as portas para o desenvolvimento de sensores ópticos de glicose vestíveis.
A equipe fabricou um sensor de glicose miniaturizado estabelecido em uma banda de onda de 1.600–1.700 nm que é habilitado para Bluetooth e opera com uma bateria tipo moeda, que permite o monitoramento contínuo da glicose. Este sensor compacto demonstrou sua viabilidade na detecção de níveis de glicose no corpo humano que variam de 50 a 400 mg/dL no plasma sanguíneo, com um limite de detecção e sensibilidade comparável a sensores maiores baseados em laboratório. Suas pequenas dimensões poderão um dia ser integradas em relógios inteligentes e outros rastreadores de saúde vestíveis e sem dor.
Autor principal, RMIT Ph.D. o estudioso Mingjie Yang, diz:"Até agora, não há consenso sobre a assinatura espectroscópica única da glicose, em grande parte porque as ligações O-H direcionadas na espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) para detecção de glicose também são abundantes na água. Essa semelhança torna difícil distinguir entre sinais de glicose e água, especialmente em fluidos e tecidos biológicos complexos.
"Otimizamos a configuração da espectroscopia e analisamos a transmitância para identificar picos exclusivos da glicose. Nossa descoberta finalmente fornece as informações necessárias para avançar com a detecção óptica miniaturizada de glicose e desenvolvemos um protótipo de dispositivo para sugerir a base para um sensor futurista de glicose não invasivo."
Pesquisadores da TMOS e da Universidade RMIT Prof. Madhu Bhaskaran, Mingie Yang e Dr. Shanmuga Sundar Dhanabalan. Crédito:Universidade RMIT
O protótipo do dispositivo utiliza um diodo emissor de luz montado em superfície (LED SMD) e circuitos feitos de poliamida revestida de cobre de película fina (Cu/PI) de apenas 110 mícrons de espessura, desenvolvidos com uma tecnologia de padronização a laser. O design leve e em escala milimétrica deste dispositivo o torna consideravelmente mais compacto do que os espectrofotômetros de bancada tradicionais. Além disso, o design flexível em forma de patch oferece a possibilidade futura de leitura direta como um dispositivo vestível na pele humana.
O desempenho do dispositivo foi rigorosamente avaliado utilizando soluções aquosas de glicose, bem como no plasma sanguíneo. Foi realizada análise computacional da interferência da luz na pele que indica como o LED SMD penetrará na pele. Os resultados da simulação sugerem locais promissores para a exploração futura da detecção óptica de glicose em configurações clínicas.
O investigador-chefe do TMOS, Madhu Bhaskaran, afirma:"A natureza não invasiva dos sensores ópticos de glicose tem o potencial de melhorar a adesão do paciente, reduzir o desconforto e diminuir os riscos de infecções associadas ao monitoramento invasivo da glicose. Com os colaboradores/parceiros certos e o financiamento certo , isso pode representar uma mudança importante em direção à detecção de glicose contínua e sem dor."
Sensores vestíveis, como este desenvolvido por pesquisadores TMOS da RMIT, fazem parte do Programa Principal de Sensores de Meta Saúde do Center - um programa de pesquisa aplicada dedicado ao desenvolvimento de sensores meta-ópticos para aplicações MedTech.
A Universidade RMIT registrou um pedido de patente relacionado à tecnologia de sensor óptico de glicose desenvolvida pela equipe.
