Forscher an der University of California, Santa Cruz, haben eine neuartige optische Glukose-Sensor, das genutzt werden könnte, damit eine ständige Überwachung des Blutzuckerspiegels im Krankenhaus Diabetikern und Patienten.
Kürzlich veröffentlichte Studien haben gezeigt, dass der Sensor erkennt Glucose unter physiologischen Bedingungen, die eine reversible Fluoreszenz-Signal, dass Änderungen Intensität in Reaktion auf Veränderungen in der Konzentration von Glukose.
Bakthan Singaram, ein Professor für Chemie und Biochemie an UCSC, arbeitet seit über die Glucose-Sensor für die letzten vier Jahre, zusammen mit Gastwissenschaftler Rich Wessling und mehrere Doktoranden. Das Team der neuesten Ergebnisse wurden im Dezember in der internationalen Zeitschrift Angewandte Chemie.
"Wir sind sehr begeistert über die Aussichten für unsere optischen Glucose-Sensor zum Einsatz in einer lebensfähigen Gerät für die kontinuierliche Glukose-Überwachung," sagte Singaram.
Diabetes ist eine chronische Krankheit, die Auswirkungen auf den Körper die Fähigkeit zu erzeugen oder zu reagieren, um Insulin, das Hormon, das Glukose, um in den Körperzellen und gespeichert werden oder zur Energiegewinnung eingesetzt. Viele Diabetiker die Insulin-Injektionen, und alle müssen sorgfältig überwachen und verwalten ihre Blutzuckerwerte.
Für Millionen Diabetiker, bedeutet dies, Zeichnung Blut mehrmals täglich, in der Regel von Finger pricks. Aber kann Glucose Ebenen schwanken weit über den Tag verteilt, so dass es schwierig zu wissen, wann zu tun, die Blut-Tests für eine optimale Kontrolle der Glukose Ebenen.
Ein Gerät, kann eine kontinuierliche Überwachung der Blutzuckerwerte wurde eifrig gesucht von vielen Forschergruppen seit mehr als einem Jahrzehnt, mit begrenztem Erfolg.
Singaram begonnen arbeiten an der Entwicklung einer Glucose-Sensor auf Anregung von Paul Levin, der Gründer der Palco Labs, Santa Cruz ein Unternehmen, das Produkte für Diabetiker. Palco finanzierte die ersten zwei Jahre der Forschung über die optische Glukose-Sensor, wurde aber letztlich nicht in der Lage, weiterhin seine Unterstützung.
"Die Unterstützung aus Palco Labs durchgeführt uns durch den frühen Phasen, wenn wir stolpern herum und versucht, herauszufinden, wie Sie dies tun können," sagte Wessling.
Singaram der Gruppe ist jetzt die Zusammenarbeit mit einem lokalen Unternehmen, Glumetrics LLC, die Entwicklung einer Linie von Produkten auf der Grundlage der optischen Glucose-Sensor. Glumetrics wurde von Singaram Kollege Todd Wipke, ein Professor für Chemie und Biochemie an UCSC, aber nicht Mitglied der Singaram Forschungs-Team.
"Ich dachte, es war ein gutes Projekt und wollte sehen, ob ich könnte zusammen eine Gruppe von Investoren und ein Management-Team, um es zu entwickeln und die Anwendungen", sagte Wipke, Vorsitzender des Board of Directors der Glumetrics.
Die optische Glucose-Sensor besteht aus einer fluoreszierenden chemischen komplexen immobilisierten in einem "Dünnschicht-Hydrogel." Das Hydrogel, einem biokompatiblen Polymer ähnlich, dass für die Herstellung von weichen Kontaktlinsen, ist durchlässig für Glukose.
Die Sensor-System hat zwei Komponenten: einem Fluoreszenz-Farbstoff und a 'quencher ", die, die auf Glucose. In Abwesenheit von Glucose, die quencher bindet an die Farbstoff-und Fluoreszenz verhindert, während die Wechselwirkung von Glukose mit dem quencher führt zur Dissoziation des Komplexes und ein Anstieg der Fluoreszenz.
Singaram-Team getestet den Sensor, indem Sie sie in einer Zelle fließen und die Verbreitung einer Lösung mit unterschiedlichen Konzentrationen von Glucose durch die Zelle.
Die Ergebnisse zeigten, dass das System Funktionen wie eine kontinuierliche Glukose-Monitor in der Lage, die unter physiologischen Bedingungen. Der Sensor zeigt herausragende Glucose Antwort über das gesamte Spektrum der Glukose Ebenen, die möglicherweise auftreten, in einem Diabetiker, Singaram sagte.
"Dies ist das erste System zu zeigen, reversible optische Abtastung von Glukose mit einem Dünnschicht-Hydrogel. Wir haben den Sensor unter Bedingungen, die so nah wie möglich an die physiologischen Bedingungen, unter denen eine kontinuierliche Glukose-Monitor hätte zu bedienen ", sagte er.
Zusätzlich zu Singaram und Wessling, die Autoren der jüngsten Papier gehören Jeff Suri, jetzt ein Postdoc-Forscher am Scripps Research Institute, Studenten und David Cordes und Frank Cappuccio.
Die Forscher haben auch die Hydrogel an das Ende einer optischen Faser, so dass das Signal von der Glucose-Sensor zu übermitteln durch die optische Faser.
Die Anwendung dieser Technologie ist, dass am nächsten Gewinnung von marktfähigen Produkt ist ein Katheter Gerät, genannt GluCath, für die Überwachung der Blutzuckerwerte im Krankenhaus Patienten, Wipke sagte. Glucose Ebenen müssen regelmäßig überwacht bei Patienten in der Intensivmedizin und anderen gefüttert intravenös mit Glucose tropft.
Die Forschung hat gezeigt, dass die strenge Kontrolle der Blutzuckerwerte deutlich reduzieren kann ICU Mortalität von Patienten, sondern der einzige Weg, dies zu tun ist derzeit durch häufige Bluttransfusionen Proben für Analysen, die ist schmerzhaft für den Patienten und teuer für das Krankenhaus.
"Die GluCath Katheter wird in ein Blutgefäß und gibt eine kontinuierliche Lesung, und es kann ein Alarm-Ton, wenn die Glucose-Ebene geht zu hoch oder zu niedrig. GluCath sollte reduzieren Schmerzen, die Kosten zu senken, und zur Verringerung der Todesfälle, 'Wipke sagte.
Eine implantierbare Glukose-Monitor für Diabetiker ist das nächste Produkt in der Pipeline, sagte er. Andere Unternehmen haben unterschiedliche Technologien zu entwickeln kontinuierlichen Glukose-Monitoren für Diabetiker, aber derzeit gibt es nichts auf dem Markt, ist wirksam genug ist, um es an Stelle der Standard-Blutuntersuchungen.
"Jeder denkbare Methode zum Nachweis wurde erforscht, mit sehr begrenzten Erfolg, auch nach Jahren intensiver Forschung und Entwicklung," sagte Singaram.
In Singaram der Sensor-System, Glucose moduliert die Leuchtstoff-Signal durch Bindung reversibel an ein boronic Säure-Komponente an den quencher Molekül. Singaram Team entwarf die fluoreszierenden Farbstoff (ein anionisch pyranine Sulfonamid Monomer) und der quencher (Benzyl viologen mit einem boronic Säure funktionellen Gruppe im Anhang).
Die Fluoreszenz wird durch Licht aus einer LED und kann leicht gemessen tritt auf, weil sie an einem gesonderten Wellenlänge aus dem LED-Licht.
"Diese Technologie erfüllt alle Anforderungen für eine funktionierende optische Glucose-Sensor - es ist in den physiologischen pH-Bereich im Blut oder Wasser, sie können durch LED-Licht, die Reaktionszeit ist sehr schnell, und die Verbindungen sind stabil und don 't degradieren im Laufe der Zeit, "sagte Wipke.
Eine der größten Herausforderungen für ein implantierbares Gerät ist der Körper die Tendenz zu kapseln alle ausländischen Stoff. Encapsulation könnte Auswirkungen auf die Fähigkeit von Glukose, um den Sensor. Wenn dieses Problem überwunden werden können, jedoch eine implantierbare Glukose-Monitor würde die entscheidende "fehlende Glied" in der Entwicklung einer künstlichen Bauchspeicheldrüse.
Insulin-Pumpen sind bereits verfügbar, dass Diabetiker verwenden können, um ihren Insulin-Dosen statt, die sich Injektionen. Im Konzept, zumindest, eine künstliche Bauchspeicheldrüse ist einfach eine kontinuierliche Glukose-Monitor an eine Insulinpumpe, dass ist so programmiert, dass eine geeignete Dosierung von Insulin zur Erhaltung gesunder Blutzuckerwerte.
"Das ist der heilige Gral, dass viele Menschen wurden verfolgt. Es wird nicht heilen Diabetes, aber es würde die Verwaltung der Krankheit sehr viel einfacher ", sagte Singaram.
Singaram der Forschung über die Glucose-Sensor wird von UC's BioStar Discovery Grant-Programm in Zusammenarbeit mit Glumetrics.
"Es ist ein großartiges Beispiel für erfolgreichen Technologietransfer von der Universität an ein Unternehmen, die sich kommerzialisieren zu dieser," sagte Wipke. "Die Zusammenarbeit konnte die Forschung zu entfalten und unterstützt Doktorand an der Universität, und er konnte den Beginn eines neuen Unternehmens in der Santa Cruz Bereich."
Glumetrics basiert auf der UC Monterey Bay Bildung, Wissenschaft und Technologie (MBEST) Center in der Marina, wo UCSC ist beitragen, dass sie eine Gemeinschaft von High-Tech-Unternehmen durch strategische Partnerschaften mit den Bildungs-und Forschungseinrichtungen in der Monterey Bay Area.
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte Tim Stephens, UCSC Presse und Information, 831-459-2495.