目前，持續(xù)血糖監(jiān)測（CGM）對糖尿病管理的益處已經得到廣泛認可。然而，持續(xù)血糖監(jiān)測系統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)測裝置在使用時需要進行植入或使用皮下注射針，因而不夠便捷。

據麥姆斯咨詢報道，來自芬蘭GlucoModicum公司以及埃博學術大學（?bo Akademi University）等機構的研究人員提出了一種持續(xù)血糖監(jiān)測方案，該方案摒棄了傳統的針刺采血，通過使用磁流體動力學（MHD），可以有效提取含有葡萄糖的真皮間質液（ISF）。

據悉，這是首個針對人體的采用MHD進行ISF采樣與血糖監(jiān)測的研究。在該項研究中，研究人員對5名健康志愿者進行了10次糖耐量試驗，發(fā)現MHD提取的ISF樣品中葡萄糖（ISFG）濃度與毛細血管血糖（CBG）樣品濃度之間存在顯著相關性。

經校正和剔除時滯后，數據的平均絕對相對差（MARD）為12.9%，精度絕對相對差（PARD）為13.1%。基于這些結果，研究人員討論了MHD在無針血糖監(jiān)測中的潛在價值和局限性。

利用MHD對間質液（ISF）進行采樣

研究人員開發(fā)了一個ISF采樣裝置，包括丙烯酸儲液小室、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，將儲液小室放置在下臂背側最平的部位。

圖1 實驗裝置和方案。

（a）志愿者下臂上丙烯酸儲液小室的俯視圖。（b）丙烯酸儲液小室的側視圖。（c）志愿者的手臂被放置在兩塊由鋁支架隔開的釹磁鐵之間。（d）實驗裝置和磁流體動力學（MHD）提取的示意圖。儲液小室內的兩個Ag/AgCl圓盤電極驅動電流（J）通過皮膚。施加與電流方向正交的磁場（B），產生指向皮膚表面的洛倫茲力（F）。

葡萄糖耐量試驗中磁流體動力學（MHD）提取性能評估

研究人員對5名健康志愿者進行了10次葡萄糖耐量測試，并同時采集了CBG濃度和ISFG濃度數據（圖2）。所得數據經校準后得出MARD為12.9%，PARD為13.1%。這些值在商業(yè)持續(xù)血糖監(jiān)測裝置典型報告值的范圍（10%-15%）內。

圖2 葡萄糖耐量試驗

提取的ISF樣品中葡萄糖（ISFG）濃度與血糖（CBG）濃度的相關性

一致性誤差網格分析（CEG）中顯示的是葡萄糖耐量試驗的結果（圖3）。總體來看，10個實驗共產生了88個測量對。在這些測量對中，84%落在A區(qū)，16%落在B區(qū)。對應的MARD值為12.9%。研究人員發(fā)現MHD提取的葡萄糖濃度與血糖參考值之間存在相關性（R2=0.92）。

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

圖3 提取的ISF中葡萄糖（ISFG）濃度與毛細血管血樣葡萄糖（CBG）濃度的相關性。一致性誤差網格分析（CEG）顯示來自10個實驗的88個測量對。這些數據是應用基礎的最小二乘校正算法后得到的。各區(qū)域的百分比數據如下：區(qū)域A：84.0%；區(qū)域B：16.0%；區(qū)域C-區(qū)域E：0%。對應的MARD為12.9%。

磁流體動力學（MHD）提取對皮膚的影響

圖4顯示了MHD提取對皮膚的影響。結果表明，與對照組相比，提取對皮膚屏障功能無明顯影響。研究人員觀察到，包括對照組在內的每個小室的經皮水分散失（TEWL）都有所增加（圖4b）。這意味著對照組小室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性功能障礙可能是由于在沒有蒸發(fā)的情況下角質層含水量增加，導致皮膚屏障的脂質多層結構被暫時破壞。

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

圖4 提取對皮膚的影響

此外，研究人員向受試者詢問了在測試當天、第二天、測試后一周和測試后四周是否存在皮膚不良反應（例如，發(fā)紅、皮疹、瘙癢）。在5名受試者中，有1人報告在實驗當天出現紅斑癥狀，且無其他癥狀出現。另一名受試者報告說，紅斑在實驗當天出現并持續(xù)到第二天，但更重要的是，在實驗后一周或四周后，所有受試者都沒有任何皮疹的癥狀。

總的來說，志愿者們認為這次經歷是愉快的。他們報告說在實驗開始時有輕微的刺痛感。這種感覺通常只在每次提取的前幾秒鐘出現。此外，在大多數情況下，這種感覺通常在實驗的最初幾個小時內消失。這些報告與皮膚特性和皮膚反應數據一致，表明提取本身不會對皮膚造成損傷。

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，從而實現無針血糖監(jiān)測。研究結果表明，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。此外，沒有觀察到對皮膚產生長期影響的證據。研究結果表明，MHD作為一種無針血糖監(jiān)測工具具有很高的潛在價值。此外，除了用于葡萄糖監(jiān)測外，利用MHD對ISF進行采樣還有可能用于監(jiān)測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