Durante décadas, las personas con diabetes han dependido de pinchazos en los dedos para extraer sangre o de microagujas adhesivas para medir y controlar sus niveles de glucosa. Además de ser dolorosos, estos métodos pueden provocar picazón, inflamación e infección.
Los investigadores de TMOS, el Centro de Excelencia para Sistemas Metaópticos Transformadores del Consejo de Investigación de Australia, han dado un paso importante para eliminar esta incomodidad. Su equipo de la Universidad RMIT ha descubierto nuevos aspectos de la firma infrarroja de la glucosa y ha utilizado esta información para desarrollar un sensor óptico miniaturizado de sólo 5 mm de diámetro que algún día podría usarse para proporcionar un control continuo no invasivo de la glucosa en el control de la diabetes.
La detección de glucosa no invasiva ha sido un objetivo durante casi 30 años debido a sus implicaciones para la monitorización sin dolor. Se han informado técnicas ópticas de detección de glucosa; sin embargo, requieren instrumentación óptica compleja que normalmente se encuentra en los laboratorios, lo que los hace inadecuados para el uso habitual de los pacientes.
El principal desafío al que se enfrentan las pruebas ópticas de glucosa portátiles y asequibles ha sido la miniaturización y el filtrado de las señales de glucosa de los picos de absorción de agua en el espectro del infrarrojo cercano (NIR). Esencialmente, ha sido casi imposible diferenciar con precisión entre agua y glucosa en la sangre. Hasta ahora.
En una investigación única en su tipo publicada en Advanced Sensor Research , el equipo ha identificado cuatro picos infrarrojos en glucosa que permiten una identificación selectiva y sensible en entornos acuosos y biológicos. El equipo desea colaborar con socios académicos e industriales para continuar este trabajo y realizar investigaciones preclínicas y clínicas, lo que abriría la puerta al desarrollo de sensores ópticos de glucosa portátiles.
El equipo ha fabricado un sensor de glucosa miniaturizado establecido en una banda de ondas de 1.600 a 1.700 nm que está habilitado para Bluetooth y funciona con una batería de botón, lo que permite un monitoreo continuo de la glucosa. Este sensor compacto ha demostrado su viabilidad al detectar niveles de glucosa en el cuerpo humano que oscilan entre 50 y 400 mg/dL en el plasma sanguíneo, con un límite de detección y sensibilidad comparables a los sensores de laboratorio más grandes. Sus pequeñas dimensiones podrían hacer que algún día se integre en relojes inteligentes y otros rastreadores de salud portátiles e indoloros.
Autor principal, RMIT Ph.D. El académico Mingjie Yang, dice:"Hasta ahora, no hay consenso sobre la firma espectroscópica única de la glucosa, en gran parte porque los enlaces O-H objetivo de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) para la detección de glucosa también son abundantes en el agua. Esta similitud hace que sea difícil distinguir entre señales de glucosa y agua, especialmente en tejidos y fluidos biológicos complejos.
"Optimizamos la configuración de la espectroscopia y analizamos la transmitancia para identificar picos exclusivos de la glucosa. Nuestro descubrimiento finalmente proporciona la información necesaria para avanzar con la detección óptica miniaturizada de glucosa y hemos desarrollado un prototipo de dispositivo para sugerir la base de un sensor de glucosa no invasivo futurista".
El prototipo del dispositivo utiliza un diodo emisor de luz (SMD LED) de dispositivo montado en superficie y circuitos hechos de polimida recubierta de cobre (Cu/PI) de película delgada de solo 110 micrones de espesor desarrollados con una tecnología de modelado láser. El diseño liviano y de escala milimétrica de este dispositivo lo hace considerablemente más compacto que los espectrofotómetros de mesa tradicionales. Además, el diseño flexible en forma de parche ofrece la posibilidad futura de lectura directa como dispositivo portátil sobre la piel humana.
El rendimiento del dispositivo ha sido evaluado rigurosamente utilizando soluciones acuosas de glucosa y plasma sanguíneo. Se ha realizado un análisis computacional de la interferencia de la piel clara que indica cómo el LED SMD penetrará en la piel. Los resultados de la simulación sugieren ubicaciones prometedoras para la exploración futura de la detección óptica de glucosa en entornos clínicos.
El investigador jefe de TMOS, Madhu Bhaskaran, afirma:"La naturaleza no invasiva de los sensores ópticos de glucosa tiene el potencial de mejorar el cumplimiento del paciente, reducir las molestias y disminuir los riesgos de infecciones asociadas con la monitorización invasiva de la glucosa. Con los colaboradores/socios adecuados y la financiación adecuada , esto puede representar un cambio importante hacia una detección de glucosa continua e indolora."
Los sensores portátiles, como este desarrollado por investigadores de TMOS en RMIT, son parte del programa insignia Meta Health Sensors del Centro, un programa de investigación aplicada dedicado al desarrollo de sensores metaópticos para aplicaciones MedTech.
La Universidad RMIT ha presentado una solicitud de patente relacionada con la tecnología de sensor óptico de glucosa que desarrolló el equipo.
Más información: Mingjie Yang et al, Sensor óptico de glucosa miniaturizado que utiliza luz infrarroja cercana de 1600 a 1700 nm, Investigación de sensores avanzados (2024). DOI:10.1002/adsr.202300160
Proporcionado por el Centro de Excelencia ARC para Sistemas Metaópticos Transformadores
