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Raman光谱技术打造无创性血糖检测仪

2011-12-02 10:16
蓝林笑生
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        为了减轻患者的痛苦和不便,MIT光谱实验室的研究者们研究出一种无创性检查的方法。

  已故的麻省理工学院物理学教授、光谱实验室前主任Michael Feld最早设想了这种技术,使用“Raman光谱法”,即一种检测化合物里化学键震荡频率的方法。这项技术通过近红外光扫描患者的手臂或者手指来测定患者的血糖水平,而不需要扎针抽血。

  光谱实验室的研究生Ishan Barman和Chae-Ryon Kong目前正在研制一种像笔记本电脑那样小的Raman光谱仪,这样他们就能将这项技术应用到医生的诊间和患者的家里。总有一天,这种设备将可以帮助到全世界数百万1型糖尿病患者。

  事实上,光谱实验室耗费了大约15年来研发这种设备。他们遇到的主要困难在于:近红外光只能穿透皮肤表面半毫米的厚度,所以它只能测量浸润皮肤细胞的液体(即组织间液),而不能测量血液中的糖浓度。为了克服这个难题,这个团队设计了一个算法,将两种浓度联系起来,使得他们可以通过组织间液的糖浓度推测血糖浓度。

  然而,当患者食用含糖食物或饮料以后,校准的难度立刻上升了,因为患者的血糖浓度会在进食以后立即上升,而组织间液的糖浓度则要过5~10分钟才会上升。

  不过Barman和Kong发展出一种新的校准方法,称为“动态浓度校正”(Dynamic Concentration Correction, DCC),这种方法考虑了葡萄糖从血弥散到组织间液的速率。在一项10个健康志愿者的研究中,他们使用了DCC校正的Raman光谱,明显提高了血糖测量的准确性——平均上升了15%,在一些人身上甚至提高了30%。

  光谱实验室的科学家们在1月15日的《分析化学》杂志上发表了这种新的校准方法。Michael Morris,美国密歇根大学的化学教授认为他们可能解决了长期困扰研究者的问题:“人们从20世纪80年代就开始尝试用光学来测定血糖的方法。”作为并未参加该项研究的中立者,Morris如是说:“通常研究者报告说他们某天得到了良好的测量结果,但过一天又不行了。或者一种方法对某些人有效,对另一些人又无效。他们无法发展出一种能广泛应用的校准系统。”据Morris说,这种无创的Raman光谱方法可以极大的改善糖尿病人的生活质量,但是任何要进入临床实用的设备都应该具备更便宜、更易于使用的特点。光谱实验室的研究者们相信他们正在研发的更小型仪器可以实实在在的降低这项技术的费用以及增加可操作性。

  今年秋天,Barman和Kong计划在健康志愿者中开展一项临床研究来测试DCC算法。美国国立卫生研究院(NIH)和国家研究资源中心将会赞助他们的此项研究。
 

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