MHD在無(wú)針血糖監(jiān)測(cè)中的潛在價(jià)值和局限性討論

目前，持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)（CGM）對(duì)糖尿病管理的益處已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。然而，持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的廣泛采用受到其成本和侵入性的限制。目前的持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)裝置在使用時(shí)需要進(jìn)行植入或使用皮下注射針，因而不夠便捷。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，來(lái)自芬蘭GlucoModicum公司以及埃博學(xué)術(shù)大學(xué)（?bo Akademi University）等機(jī)構(gòu)的研究人員提出了一種持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)方案，該方案摒棄了傳統(tǒng)的針刺采血，通過(guò)使用磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD），可以有效提取含有葡萄糖的真皮間質(zhì)液（ISF）。

據(jù)悉，這是首個(gè)針對(duì)人體的采用MHD進(jìn)行ISF采樣與血糖監(jiān)測(cè)的研究。在該項(xiàng)研究中，研究人員對(duì)5名健康志愿者進(jìn)行了10次糖耐量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)MHD提取的ISF樣品中葡萄糖（ISFG）濃度與毛細(xì)血管血糖（CBG）樣品濃度之間存在顯著相關(guān)性。

經(jīng)校正和剔除時(shí)滯后，數(shù)據(jù)的平均絕對(duì)相對(duì)差（MARD）為12.9%，精度絕對(duì)相對(duì)差（PARD）為13.1%?；谶@些結(jié)果，研究人員討論了MHD在無(wú)針血糖監(jiān)測(cè)中的潛在價(jià)值和局限性。

利用MHD對(duì)間質(zhì)液（ISF）進(jìn)行采樣

研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)ISF采樣裝置，包括丙烯酸儲(chǔ)液小室、電極和塊狀磁鐵（圖1a-1d）。此外，研究人員仿照健身手表的佩戴位置，將儲(chǔ)液小室放置在下臂背側(cè)最平的部位。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置和方案。

（a）志愿者下臂上丙烯酸儲(chǔ)液小室的俯視圖。（b）丙烯酸儲(chǔ)液小室的側(cè)視圖。（c）志愿者的手臂被放置在兩塊由鋁支架隔開(kāi)的釹磁鐵之間。（d）實(shí)驗(yàn)裝置和磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）提取的示意圖。儲(chǔ)液小室內(nèi)的兩個(gè)Ag/AgCl圓盤(pán)電極驅(qū)動(dòng)電流（J）通過(guò)皮膚。施加與電流方向正交的磁場(chǎng)（B），產(chǎn)生指向皮膚表面的洛倫茲力（F）。

葡萄糖耐量試驗(yàn)中磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）提取性能評(píng)估

研究人員對(duì)5名健康志愿者進(jìn)行了10次葡萄糖耐量測(cè)試，并同時(shí)采集了CBG濃度和ISFG濃度數(shù)據(jù)（圖2）。所得數(shù)據(jù)經(jīng)校準(zhǔn)后得出MARD為12.9%，PARD為13.1%。這些值在商業(yè)持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)裝置典型報(bào)告值的范圍（10%-15%）內(nèi)。

圖2 葡萄糖耐量試驗(yàn)

提取的ISF樣品中葡萄糖（ISFG）濃度與血糖（CBG）濃度的相關(guān)性

一致性誤差網(wǎng)格分析（CEG）中顯示的是葡萄糖耐量試驗(yàn)的結(jié)果（圖3）。總體來(lái)看，10個(gè)實(shí)驗(yàn)共產(chǎn)生了88個(gè)測(cè)量對(duì)。在這些測(cè)量對(duì)中，84%落在A區(qū)，16%落在B區(qū)。對(duì)應(yīng)的MARD值為12.9%。研究人員發(fā)現(xiàn)MHD提取的葡萄糖濃度與血糖參考值之間存在相關(guān)性（R2=0.92）。

此外，MHD葡萄糖濃度和CBG參考值之間的關(guān)系表明，CBG和ISFG之間存在時(shí)間延遲。這種延遲也被其他研究人員觀察到了，因此被認(rèn)為是意料之中的。在該項(xiàng)研究中，研究人員在校準(zhǔn)中考慮了這種延遲。

圖3 提取的ISF中葡萄糖（ISFG）濃度與毛細(xì)血管血樣葡萄糖（CBG）濃度的相關(guān)性。一致性誤差網(wǎng)格分析（CEG）顯示來(lái)自10個(gè)實(shí)驗(yàn)的88個(gè)測(cè)量對(duì)。這些數(shù)據(jù)是應(yīng)用基礎(chǔ)的最小二乘校正算法后得到的。各區(qū)域的百分比數(shù)據(jù)如下：區(qū)域A：84.0%；區(qū)域B：16.0%；區(qū)域C-區(qū)域E：0%。對(duì)應(yīng)的MARD為12.9%。

磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）提取對(duì)皮膚的影響

圖4顯示了MHD提取對(duì)皮膚的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，提取對(duì)皮膚屏障功能無(wú)明顯影響。研究人員觀察到，包括對(duì)照組在內(nèi)的每個(gè)小室的經(jīng)皮水分散失（TEWL）都有所增加（圖4b）。這意味著對(duì)照組小室TEWL的增加很有可能是皮膚閉塞造成的，閉塞后皮膚屏障的暫時(shí)性功能障礙可能是由于在沒(méi)有蒸發(fā)的情況下角質(zhì)層含水量增加，導(dǎo)致皮膚屏障的脂質(zhì)多層結(jié)構(gòu)被暫時(shí)破壞。

與這種破壞相關(guān)，研究人員觀察到，提取實(shí)驗(yàn)后表皮和真皮含水量增加（圖4c）。與對(duì)照組相比，MHD主動(dòng)式傳感器所處小室的TEWL增加幅度更大。因此可以假設(shè)，任何通過(guò)皮膚向其表面主動(dòng)滲透液體的方式都可能導(dǎo)致皮膚內(nèi)滯留液體的短暫增加。

圖4 提取對(duì)皮膚的影響

此外，研究人員向受試者詢問(wèn)了在測(cè)試當(dāng)天、第二天、測(cè)試后一周和測(cè)試后四周是否存在皮膚不良反應(yīng)（例如，發(fā)紅、皮疹、瘙癢）。在5名受試者中，有1人報(bào)告在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天出現(xiàn)紅斑癥狀，且無(wú)其他癥狀出現(xiàn)。另一名受試者報(bào)告說(shuō)，紅斑在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天出現(xiàn)并持續(xù)到第二天，但更重要的是，在實(shí)驗(yàn)后一周或四周后，所有受試者都沒(méi)有任何皮疹的癥狀。

總的來(lái)說(shuō)，志愿者們認(rèn)為這次經(jīng)歷是愉快的。他們報(bào)告說(shuō)在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)有輕微的刺痛感。這種感覺(jué)通常只在每次提取的前幾秒鐘出現(xiàn)。此外，在大多數(shù)情況下，這種感覺(jué)通常在實(shí)驗(yàn)的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)消失。這些報(bào)告與皮膚特性和皮膚反應(yīng)數(shù)據(jù)一致，表明提取本身不會(huì)對(duì)皮膚造成損傷。

綜上所述，研究人員首次在人體中研究了MHD提取真皮ISF的安全性和有效性，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)針血糖監(jiān)測(cè)。研究結(jié)果表明，血液中的葡萄糖（CBG）濃度與MHD提取的ISF樣品中的葡萄糖（ISFG）濃度高度相關(guān)。此外，沒(méi)有觀察到對(duì)皮膚產(chǎn)生長(zhǎng)期影響的證據(jù)。研究結(jié)果表明，MHD作為一種無(wú)針血糖監(jiān)測(cè)工具具有很高的潛在價(jià)值。此外，除了用于葡萄糖監(jiān)測(cè)外，利用MHD對(duì)ISF進(jìn)行采樣還有可能用于監(jiān)測(cè)ISF中存在的其他可分析物。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41598-022-21424-9

審核編輯：劉清