Vércukorszintmérés tű nélkül

A Science Advances folyóiratban március 19-én jelent meg az Indian Institute of Science kutatóinak cikke, amelyben egy olyan módszert ismertetnek, amely érintés nélküli vércukorszintmérést tesz lehetővé.

A vércukorszintet általában invazív módszerekkel mérik, amelyek során tűket szúrnak a bőrbe. A cukorbetegeknek azonban naponta többször is meg kell vizsgálniuk a vércukorszintjüket, a tűk ismételt használata pedig nem csak kényelmetlen, de növelheti a fertőzés kockázatát is. A most közölt cikk egy alternatív megoldást kínál a vércukorszint mérésére a fotoakusztikus érzékelés nevű technikával, amely érintésmentes mérést biztosít.

Az eljárás lényege, hogy amikor egy lézersugarat biológiai szövetre irányítanak, a szöveti összetevők elnyelik a fényt, és a szövet enyhén felmelegszik (kevesebb mint 1°C-kal). Ennek hatására a szövet kitágul majd összehúzódik, és rezgéseket hoz létre, amelyeket az érzékeny detektorok ultrahangos hanghullámokként érzékelnek. A szövetben lévő különböző anyagok és molekulák különböző hullámhosszon eltérő mennyiségben nyelik el a beeső fényt, így a kibocsátott hanghullámokban egyedi „ujjlenyomatok” keletkeznek. Fontos az is, hogy ez az eljárás nem károsítja a vizsgált szövetmintát.

A jelenlegi tanulmányban a kutatócsoport ezt a megközelítést egyetlen molekula, nevezetesen a glükóz koncentrációjának mérésére használta fel. Polarizált fényt használtak - olyan fényhullámot, amely csak egy adott irányban rezeg. (A polarizált napszemüvegek is úgy csökkentik a tükröződést, hogy blokkolják a bizonyos irányokban oszcilláló fényhullámokat.) A glükóz egy királis molekula, ami azt jelenti, hogy a molekulának van egy eredendő szerkezeti aszimmetriája, ami miatt a polarizált fény elforgatja a rezgési irányát, amikor kölcsönhatásba lép a molekulával. Meglepő módon a csapat azt találta, hogy a kibocsátott hanghullámok intenzitása megváltozott, amikor az oldatban lévő glükózzal kölcsönhatásba lépő polarizált fény orientációja megváltozott.

“Valójában nem tudjuk, hogy miért változik a hangjel, amikor megváltoztatjuk a polarizációs állapotot. De összefüggést tudunk megállapítani a glükózkoncentráció és az akusztikus jel intenzitása között egy adott hullámhosszon” - összegzett Jaya Prakash, a tanulmány levelező szerzője.

A glükóz elforgatja a polarizált fényt, és a forgás a koncentrációval növekszik, ami az akusztikus jel intenzitásában tükröződik. Ezért az akusztikus jel erősségének mérése lehetővé tette a kutatók számára, hogy ebből visszaszámolva megbecsüljék a glükóz koncentrációját. A kutatók közel klinikai pontossággal tudták megbecsülni a glükóz koncentrációját víz- és szérumoldatokban, valamint állati szövetek szeleteiben. A glükózkoncentrációt a szöveten belül különböző mélységekben is pontosan meg tudták mérni.

“Ha ismerjük a hang sebességét ebben a szövetben, akkor az idősoros adatokat felhasználhatjuk arra, hogy az akusztikus jeleinket ahhoz a szövetmélységhez rendeljük, ahonnan származnak” - magyarázta az eljárást Swathi Padmanabhan, a tanulmány első szerzője. Mivel a hanghullámok a szövetek belsejében nem szóródnak nagy mértékben, a kutatók pontos méréseket tudtak végezni különböző szövetmélységekben. A csapat egy kísérleti tanulmányt is végzett, amelyben az érzékelőberendezést arra használták, hogy három napon keresztül kövessék egy egészséges résztvevő vércukorszintjét étkezés előtt és után.

“Jelenleg az általunk használt lézerforrásnak nagyon kis nanoszekundumos impulzusokat kell generálnia, ezért drága és a készülék mérete is túl nagy. Kompaktabbá kell tennünk, hogy klinikai használatba vehessük. A labortársaim már el is kezdtek dolgozni ezen” - nyilatkozta Padmanabhan.

A szerzők úgy vélik, hogy elméletileg ez a technika bármilyen királis molekula esetében működhet a fény hullámhosszának megváltoztatásával. A tanulmányban a naproxen - egy enyhe fájdalom és gyulladás esetén gyakran használt gyógyszer - koncentrációját is meg tudták becsülni egy etanolos oldatban. Mivel sok általánosan használt gyógyszer királis természetű, egy ilyen technikának széleskörű alkalmazása lehet az egészségügyben, leginkább pedig a diagnosztikában.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Painless technique can estimate glucose concentrations in solution and tissue via sound waves

Deep tissue sensing of chiral molecules using polarization-enhanced photoacoustics

Irodalmi hivatkozás:

Swathi Padmanabhan et al, Deep tissue sensing of chiral molecules using polarization-enhanced photoacoustics, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ado8012