Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Николая Чернышевского разработали основу для устройства, которое позволяет с высокой точностью определять уровень глюкозы без прокола кожи и забора крови. Результаты исследования опубликованы в журнале Analytical Methods.
Новая технология предназначена для решения одной из главных проблем пациентов с диабетом, которым приходится несколько раз в день прокалывать палец для измерения сахара. В университете отмечают, что такой способ вызывает дискомфорт и не позволяет непрерывно отслеживать колебания глюкозы, что важно для предупреждения опасных состояний.
Разработка основана на принципе оптического детектирования с использованием гигантского комбинационного рассеяния. Исследователи создали гибкий воздухопроницаемый сенсорный материал из нетканой полиакрилонитрильной подложки, на поверхность которой нанесли частицы серебра. Такая структура позволяет многократно усиливать сигнал молекул, которые необходимо определить.
Старший научный сотрудник лаборатории биомедицинской фотоакустики Ольга Гуслякова пояснила, что напрямую обнаружить глюкозу таким способом сложно, поскольку ее молекулы дают слабый сигнал. Для решения этой задачи поверхность сенсора покрыли ферментом глюкозооксидазой, который вступает в реакцию именно с глюкозой.
Метод уже протестировали при определении глюкозы в воде и искусственном поту в концентрациях от 1 до 10 миллимолей, что соответствует диапазону от нормального уровня до тяжелой гипергликемии. Во время лабораторных испытаний технология показала высокую эффективность, а применение алгоритмов машинного обучения позволило добиться точности количественных прогнозов на уровне 93,8 процента.
По словам исследователей, научная новизна работы заключается в создании новой структуры волокон нетканого материала, которая помогает управлять световыми свойствами поверхности и концентрировать молекулы вещества в зонах максимального усиления сигнала.
В университете подчеркнули, что существующие системы непрерывного мониторинга глюкозы требуют прокола кожи для установки датчика под нее. Разработчики новой технологии ставят перед собой задачу полностью отказаться от этого метода и измерять уровень сахара по концентрации глюкозы в поте на поверхности кожи.
Как отметила Ольга Гуслякова, созданные сенсоры отличаются гибкостью, воздухопроницаемостью, фильтрующими свойствами и низкой аллергенностью, что делает их более удобными для ежедневного использования.
Авторы исследования считают, что новая технология может стать важным шагом для персонализированной медицины, снизить дискомфорт для пациентов и обеспечить врачей непрерывной информацией о состоянии человека. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-79-10270 в рамках программы «Приоритет-2030».
Вера Сергеева.
