Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Nie tak dawno pisaliśmy o miniaturowym ciśnieniomierzu, który swobodnie mieści się we wnętrzu tętnicy udowej. Tym razem badacze z Uniwersytetu Purdue proponują nanotechnologiczny implant pozwalający na pomiar innego ważnego parametru - poziomu glukozy we krwi.

Urządzenie wykorzystuje niezwykle wysokie przewodnictwo elektryczne węglowych nanorurek oraz tzw. biokompatybilność złota, czyli brak zdolności organizmu do jego wykrycia i uruchomienia reakcji immunologicznej. Jak twierdzą autorzy prototypu, pozwala on na osiągnięcie precyzji pomiaru niespotykanej dotąd w urządzeniach o podobnym stopniu miniaturyzacji.

Produkcja układu zachodzi w kilku etapach. Wyjściowym materiałem do jego wytwarzania jest bloczek wykonany z glinu posiadający wyjątkową, porowatą strukturę, powstający na warstewce tytanu. Kolejny proces polega na wytworzeniu ultraczystych, cienkościennych węglowych nanorurek (cienkie granatowe linie biegnące w poprzek obrazka), które "wyrastają" z pokrytego tytanem dna porów na powierzchnię kanalików.

Do powstającej sieci nanorurek przykłada się napięcie, które umożliwia odkładanie się metalu - palladu, które tworzą miniaturowe kryształy na powierzchni sensora (są to widoczne na zdjęciu żółte struktury o kostkowatym kształcie) oraz wewnątrz kanalików. Na jego powierzchni jest z kolei odkładane złoto, które służy jako biokompatybilna baza dla elementu wykrywającego bezpośrednio poziom glukozy.

Ostatnią warstwę, przyłączoną do powierzchni czujnika, stanowi enzym - oksydaza glukozy. Przeprowadza ona rozkład glukozy do kwasu glukonowego i nadtlenku wodoru (wody utlenionej). Ta ostatnia rozpada się błyskawicznie z wytworzeniem tlenu oraz dwóch rodzajów jonów: kationów wodorowych H+ oraz anionu tlenowego O2-.

Wytworzone jony posiadają ładunek elektryczny, więc ich wytwarzanie objawia się jako zmiana napięcia elektrycznego mierzonego na elektrodach wchodzących w skład urządzenia. To właśnie ilość powstających jonów służy do oceny stężenia glukozy znajdującej się w badanym roztworze.

Jak twierdzą badacze z Uniwersytetu Purdue, ich wynalazek jest w stanie wykryć glukozę o stężeniu aż pięciokrotnie niższym, niż inne miniaturowe detektory. Co więcej, urządzenie jest tak małe (najmniejsza jego wersja ma wymiary 0,5 x 0,5 mm), że możliwe jest instalowanie go we wnętrzu naczyń krwionośnych. Teoretycznie umożliwia to wykonywanie pomiarów stężenia cukru w róznych miejscach ciała i w różnych typach naczyń krwionośnych, dzięki czemu ocena stanu zdrowia cukrzyka mogłaby być znacznie bardziej wnikliwa, niż obecnie.

Konstrukcja sensora jest wysoce uniwersalna i pozwala na przyłączenie różnych enzymów, które mogłyby wykrywać wiele rodzajów substancji obecnych w krwi czy dowolnym innym roztworze. Potencjalne zastosowanie dla podobnych platform jest więc niemal nieograniczone. Wcześniej konieczne będzie jednak ich przetestowanie i dopuszczenie do użytku, co może zająć nawet kilka lat.

Share this post


Link to post
Share on other sites

a czy oby wpuszczenie do organizmu enzymu który rozkłada glukozę będzie bezpieczne ?

skąd taki enzym będzie wiedział kiedy się wyłączyć i włączyć w czasie pomiaru ? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Porównaj sobie ilość enzymu, który można upakować na kostce 0,5x0,5 mm (a raczej: wyłącznie na jednej z jej ścian i to tylko na powierzchni kryształków palladu/złota) z ilością enzymu obecnego w całym organizmie :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mnie tez to zastanowilo z jaka szybkoscia bedzie ten enzym dzialac - ale raczej badacze wybrali taka "odmiane" enzymu, ktora dziala wystarczajaco szybko by mierzych zmiane potencjalu i nie szkodzic organizmowi.

 

Nikt tutaj nie wypuszcza enzymu on siedzi przywiazany do tej plytki caly czas.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli już o enzymie mówimy, to związany z nim jest inny problem. Chodzi o stabilność białka. Prędzej czy później rozłoży się ono, w przeciwieństwie do reszty hardware'u. I to jest bardzo istotna przeszkoda, bo białka przeżywają w krążeniu zwykle max kilka dni.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Cukrzycy typu 2. można się pozbyć, pod warunkiem jednak, że w ciągu pierwszych 5 lat od diagnozy schudniemy o co najmniej 10%, stwierdzają autorzy badań prowadzonych pod kierunkiem uczonych z University of Cambridge. Możliwe jest zatem wyleczenie się z cukrzycy bez konieczności drastycznej zmiany stylu życia czy kosztem ekstremalnego ograniczenia liczby przyjmowanych kalorii.
      Na cukrzycę typu 2. cierpi 400 milionów osób na całym świecie. Może ona prowadzić do chorób serca, udarów, ślepoty i amputacji. Wiadomo, że chorobę można trzymać w ryzach popraz zmianę stylu życia i zażywanie leków. Wiadomo również, że istnieje związek pomiędzy niezwylke restrykcyjną dietą – polegającą na przyjmowaniu przez 8 tygodni nie więcej niż 700 kalorii dziennie – a powrotem poziomu cukru do normalnego poziomu. Taka dieta powoduje, że cukrzyca znika u 9 na 10 dopiero co zdiagnozowanych osób oraz u 50% od dawna chorujących.
      Nie jest jednak jasne, czy choroby można się pozbyć za pomocą mniej restrykcyjnej diety, która byłaby bardziej do przyjęcia dla większej liczby ludzi. Żeby się tego dowiedzieć, zespół naukowców przeanalizował dane z badań ADDITION-Cabridge. To długoterminowe badania, w których wzięło udział 867 osób w wieku 40–49 lat u których właśnie zdiagnozowano cukrzycę.
      Analiza wykazała, że po pięciu latach remisja cukrzycy nastąpiła u 257 osób. Gdy bliżej im się przyjrzano, okazało się, że osoby, które w ciągu tych pięciu lat straciły na wadze co najmniej 10% były z dwukrotnie większym prawdopodobieństwem wolne od cukrzycy w porównaniu z osobami, których waga się nie zmieniła.
      Od pewnego czasu wiadomo było, że można doprowadzić do remisji choroby za pomocą drastycznych metod, jak intensywna utrata wagi i drastyczna redukcja spożywanych kalorii. Jednak stosowanie takich środków może być dla ludzi bardzo trudne. Uzyskane przez nas wyniki sugerują, że można pozbyć się cukrycy, co najmniej na pięć lat, doprowadzając do umiarkowanego spadku wagi o 10%. To może być łatwiejsze do osiągnięcia i może zmotywować więcej osób, mówi doktor Hajira Dambha-Miller.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się w piśmie Diabetic Medicine.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wiadomo, że utrzymywanie odpowiedniego poziomu cukru we krwi pomaga w zarządzaniu cukrzycą lub w jej uniknięciu. Nowe badania przeprowadzone na University of Texas w Dallas sugerują, że niski poziom cukru we krwi pomaga w kontrolowaniu nowotworów
      W najnowszym numerze Cell Reports czytamy, że naukowcy ograniczyli glukozę u myszy z nowotworem płuc. Osiągnięto to trzymając zwierzęta na diecie ketogenicznej, która zawiera bardzo mało cukru, oraz podając im lek przeciwcukrzycowy zapobiegający reabsorpcji glukozy z nerek.
      Połączenie diety ketogenicznej i leku powstrzymało wzrost guzów raka płaskonabłonkowego płuca, informuje doktor Jung-Whan Kim. Działania te nie spowodowały zmniejszenia się guzów, ale uniemożliwiły dalszy ich wzrost, co sugeruje, że ten typ nowotworu może być wrażliwy na ograniczenie glukozy. Naukowcy od dawna podejrzewają, że wiele nowotworów może być silnie zależnych od dostaw glukozy, ale Kim i jego koledzy wykazali, że rak płaskonabłonkowy płuca jest znacznie bardziej wrażliwy na niski poziom glukozy.
      Naszym głównym odkryciem jest stwierdzenie, że już sama dieta ketogeniczna w pewnym stopniu powstrzymuje rozwój tego nowotworu. Gdy połączyliśmy ją z lekiem przeciwcukrzycowym i chemioterapią skutki były jeszcze lepsze, stwierdza Kim. Uczony zastrzega jednak, że uzyskanych wyników nie można generalizować na wszystkie typy nowotworów, gdyż jego zespół zauważył, że ograniczenie glukozy nie miało żadnego wpływu na raki niepłaskonabłonkowe.
      Naukowcy przeanalizowali też poziom glukozy u 192 pacjentów cierpiących na płaskonabłonkowego raka płuca lub płaskonabłonkowego raka przełyku oraz 120 pacjentów cierpiących na gruczolakoraka. Żaden z pacjentów nie miał zdiagnozowanej cukrzycy.
      Ku naszemu zaskoczeniu znaleźliśmy silną korelację pomiędzy wyższym poziomem glukozy we krwi a mniejszym odsetkiem pacjentów, którzy przeżyli raki płaskonabłonkowe. Nie zauważyliśmy takiej korelacji u pacjentów z gruczolakorakiem. To ważna obserwacja, która sugeruje, że warto zbadać potencjalny wpływ ograniczenia glukozy na rokowania pacjentów z rakiem płaskonabłonkowym, mówi Kim.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Założony przez absolwentów Politechniki Wrocławskiej startup GlucoActive pracuje nad urządzeniem do bezinwazyjnego badania poziomu glukozy we krwi. Ma ono pomóc przede wszystkim diabetykom, ale korzystać będą mogły z niego także osoby będące na diecie i sportowcy.
      Cukrzyca to choroba metaboliczna, która charakteryzuje się podwyższonym poziomem glukozy we krwi wynikającym z defektu produkcji lub działania insuliny wydzielanej przez komórki beta trzustki. Nieleczona prowadzi do wielu groźnych powikłań, uszkodzenia narządów lub nawet do śmierci.
      Według oficjalnych informacji na świecie na cukrzycę cierpi ok. 10 proc. populacji, ale objawy choroby występują nawet u co trzeciej osoby. U wielu choroba jest jeszcze niezdiagnozowana, bowiem przez pierwsze kilka lat może się ona rozwijać bezobjawowo – wyjaśnia Maciej Wysocki, absolwent Politechniki Wrocławskiej i współzałożyciel startupu GlucoActive.
      Chorzy na cukrzycę sami mogą kontrolować stężenie glukozy we krwi m.in. za pomocą glukometru wymagającego jednak pobrania krwi (np. z opuszka palca) czy specjalnego sensora z mikroigłą umieszczonego w tkance podskórnej poprzez wkłucie (FreeStyle Libre).
      Dla wielu osób wykonanie niezbędnego nakłucia w miejscu publicznym jest jednak krępujące, a korzystanie z libry kosztowne. Zauważyliśmy także, że problemem jest wymienianie lancetu w nakłuwaczach. Trzeba to robić często, a czasem nie ma na to czasu ani warunków i używanie jednej igły przez dłuższy czas może prowadzić do różnego rodzaju infekcji – dodaje Jakub Niemczuk, absolwent Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki PWr, dyrektor techniczny w GlucoActive.
      Badanie bez kłucia
      Dlatego głównym celem działającego we Wrocławiu startupu jest opracowanie rozwiązania, które pozwoli na zbadanie poziomu glukozy we krwi bez konieczności nakłuwania skóry. Projektowane urządzenie w kształcie zegarka ma być komfortowe, łatwe w obsłudze, a pomiar prowadzony będzie z wykorzystaniem metod optycznych i spektrofotometrycznych.
      Jak przyznaje Maciej Wysocki, pomysł na stworzenie bezinwazyjnej metody badania stężenia glukozy nie jest nowy, bowiem w ostatnich latach nad takimi projektami pracowały nie tylko firmy prywatne takie jak Apple czy Google, lecz też korporacje farmaceutyczne i konsorcja naukowe. Jednak proponowane dotychczas rozwiązania np. tatuaże, implanty czy specjalne soczewki okazywały się niezwykle trudne lub kosztowne we wdrożeniu i w efekcie badania zarzucono.
      Metoda opracowana przez naszych absolwentów zakłada natomiast kilkukrotne oświetlenie skóry światłem o określonej długości fali, a następnie przeanalizowanie otrzymanych wyników.
      Badamy m.in. jak bardzo światło zostało rozproszone, pochłonięte przez skórę i jak zmieniło się spektralnie. Może się to wydawać proste, ale cały sekret tkwi w analizie matematycznej tych pomiarów. Największym problemem był dla nas fakt, że człowiek, mówiąc kolokwialnie, jest „mieszanką” wielu związków, które mocno rozpraszają światło i dają wiele różnych sygnałów. Musieliśmy stworzyć takie rozwiązania, żeby wyciągnąć z pozyskanych danych tylko informacje dotyczące glukozy – wyjaśnia Jakub Niemczuk.
      Badacze spędzili ponad rok nad analizą próbek krwi oraz skóry, sprawdzając, jak rozpraszane jest światło, i jak można na tej podstawie analizować pozyskane widma. Ostatecznie udało im się opracować szereg metod matematycznych i algorytmów, które są w stanie przetworzyć otrzymane dane i określić stężenie glukozy we krwi.
      Pierwsze badania prowadzone były m.in. w laboratoriach Politechniki Wrocławskiej z użyciem profesjonalnych i dużych spektrometrów, a instalacje optyczne wykorzystywane w startupie także zajmują sporo miejsca. Konieczna była więc ich miniaturyzacja, co jeszcze kilka lat temu wydawało się niemożliwe.
      Teraz niewielkie spektrometry są dostępne na rynku i wykorzystuje je np. policja do wykrywania narkotyków i materiałów wybuchowych. Nasze urządzenie musi być jednak jeszcze mniejsze, a dodatkowo dużo dokładniejsze. Badając próbki krwi i skóry, osiągaliśmy dokładność na poziomie stosowanych powszechnie glukometrów paskowych z granicą błędu plus/minus 15 proc. Cały czas staramy się, żeby wyniki były bardziej precyzyjne. Należy również podkreślić, że oświetlanie jest całkowicie bezpieczne, w żaden sposób nie wpływa na skórę i tkanki – podkreśla Maciej Wysocki.
      Glukoza, cholesterol, hemoglobina
      Początkowo zegarek ma pokazywać jedynie stężenie glukozy, ale docelowo urządzenie ma działać na zasadzie tradycyjnego smartwatcha z dedykowaną aplikacją. Możliwe będzie także zaprogramowanie zegarka na automatyczne mierzenie poziomu glukozy w określonych odstępach czasu. Nie jest też wykluczone, że w przyszłości zostaną wprowadzone opcje sprawdzenia poziomu cholesterolu, hemoglobiny czy nawodnienia organizmu.
      Z zegarka korzystać będą mogli nie tylko diabetycy, lecz także osoby będące na diecie, sportowcy i… nurkowie.
      Przy projektowaniu zegarka dostaliśmy bardzo dużo próśb, żeby był on bardzo wytrzymały i wodoodporny. Okazało się bowiem, że chorzy na cukrzycę nurkowie pływający na dużych głębokościach narażeni są na gwałtowne spadki glukozy we krwi, co może spowodować utratę przytomności. Dzięki naszemu urządzeniu mogliby na bieżąco kontrolować jej poziom – dodaje Jakub Niemczuk.
      Jeszcze przed końcem tego roku twórcy startupu chcą przeprowadzić oficjalne eksperymenty medyczne, które mają potwierdzić wyniki prowadzonych przez nich badań. Urządzenie ma trafić na rynek jako gadżet sportowy w połowie 2020 roku, a jego koszt wyniesie ok. 2 tys. zł. Następnie twórcy będą się także starali o uzyskanie certyfikacji medycznej.
      Certyfikacja to koszt kilku milionów złotych, a jej uzyskanie trwa często ponad dwa lata. Nie każda firma, tym bardziej młoda, może sobie na to pozwolić. Zapytaliśmy więc przyszłych odbiorców, czy jeśli nasze urządzenie będzie prowadziło pomiary z dokładnością tradycyjnego glukometru, to czy uzyskanie odpowiednich certyfikatów będzie dla nich ważne. Okazało się, że jeśli mogliby z niego korzystać rok czy nawet dwa lata wcześniej, to nie ma to dla nich większego znaczenia – tłumaczy Maciej Wysocki.
      Nie tylko zegarek
      Oprócz zegarków konstruktorzy pracują także nad większym, stacjonarnym urządzeniem do pomiaru glukozy, które w przyszłości mogłoby trafić m.in. do aptek.
      Już teraz w wielu aptekach można znaleźć dostępne dla wszystkich ciśnieniomierze. Nic nie stoi na przeszkodzie, żeby obok postawić nasze urządzenie, które dzięki większym wymiarom może być dokładniejsze niż glukometry paskowe. Mamy sugestię, że zapotrzebowanie na tego typu rozwiązanie jest ogromne – zaznacza Maciej Wysocki.
      Obecnie nad projektem pracuje jedenaście osób – absolwenci, doktoranci i studenci Politechniki Wrocławskiej oraz naukowiec z Polskiej Akademii Nauk. Prace prowadzone są m.in. w ramach grantu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju „BRIdge Alfa”.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Suplementacja witaminą D może spowalniać postępy cukrzycy typu 2. u osób z dopiero co zdiagnozowaną cukrzycą oraz u osób ze stanem przedcukrzycowym, twierdzą autorzy badań, których wyniki opublikowano na łamach European Journal of Endocrinology. Z badań wynika, że wysokie dawki witaminy D mogą poprawiać metabolizm glukozy.
      Cukrzyca typu 2.  może prowadzić do wielu schorzeń, w tym do uszkodzeń układu nerwowego, utraty wzroku oraz uszkodzenia nerek. Już wcześniej istniały pewne przesłanki wiążące niski poziom witaminy D ze zwiększonym ryzykiem rozwoju cukrzycy typu 2. jednak kolejne badania nie wskazywały, by dodatkowa suplementacja poprawiała metabolizm u chorych na cukrzycę. Jednak, jak twierdzą autorzy najnowszych badań, w badaniach tych uczestniczyło niewiele osób, brano pod uwagę osoby z prawidłowym poziomem witaminy D lub też osoby chorujące od dawna.
      Doktor Claudia Gagnon z kanadyjskiego Universite Laval postanowiła sprawdzić, czy suplementacją witaminą D może pomóc osobom, u których dopiero zdiagnozowano chorobę, a szczególnie osobom cierpiącym na niedobory witaminy D. Gagnon wraz z kolegami zaangażowali do badań takie właśnie osoby i dokonali u nich pomiarów funkcjonowania insuliny i metabolizmu glukozy przed i po 6 miesiącach suplementacji wysokimi dawkami witaminy D. Podawane dawki były od 5 do 10 razy wyższe niż dawki rekomendowane.
      Na początku badań jedynie 46% ich uczestników miało niedobory witaminy D. Po 6 miesiącach okazało się, że u takich osób znacznie poprawiło się działanie insuliny. Nie wiemy, dlaczego my po suplementacji wysokimi dawkami witaminy D zaobserwowaliśmy poprawę metabolizmu glukozy, podczas gdy autorzy innych badań jej nie obserwowali. Być może przyczyną jest fakt, że u osób długo chorujących trudno jest zaobserwować zmiany metabolizmu lub też do ich wystąpienia potrzebna jest długotrwała terapia, zastanawia się Gagnon. Zdaniem uczonej, potrzebne są kolejne badania kliniczne, które pozwolą sprawdzić, czy cechy osobnicze mogą wpływać na indywidualną reakcję na suplementację witaminą D oraz czy korzystny wpływ suplementacji na metabolizm glukozy utrzymuje się przez dłuższy czas.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Cukrzycy są narażeni na 35-procentowy wzrost ryzyka bólów krzyża i 24-procentowy wzrost ryzyka bólów karku, donoszą naukowcy z University of Sydney. Takie wyniki uzyskano podczas metaanalizy dostępnych wyników badań, które łączyły cukrzycę z występowaniem bólów pleców i szyi.
      Profesor Manuela Ferreira, która stała na czele grupy badawczej, mówi, że brak jest wystarczających dowodów, by wskazać na związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy cukrzycą, a wymienionymi rodzajami bólu, jednak cukrzyca i bóle krzyża i karku wydają się w jakiś sposób ze sobą związane. Nie jesteśmy teraz w stanie stwierdzić, jak, ale uzyskane przez nas wyniki wskazują, że należy to zbadać.
      I cukrzyca typu 2. i bóle krzyża są silnie powiązane z otyłością i brakiem aktywności fizycznej, zatem logicznym wydaje się przeprowadzenie bardziej szczegółowych badań. Nasze badania dostarczają kolejnych dowodów wskazujących, że kontrola wagi i aktywność fizyczna odgrywają zasadniczą rolę w utrzymaniu dobrego zdrowia, dodaje uczona.
      Uczeni znaleźli też dowody, że leki na cukrzycę wpływają na ból. Prawdopodobnie ma to związek z ich wpływem na poziom cukru we krwi. To kolejna kwestia, która należy zbadać. Naukowcy uważają też, że lekarze powinni badać swoich pacjentów pod kątem cukrzycy, gdy ci skarżą się na bóle karku lub krzyża. Cukrzyca, bóle karku i bóle krzyża dotykają coraz większej liczby ludzi. Warto zbadać ich wzajemne związki. Niewykluczone, że zmiana sposobu leczenia cukrzycy może zmniejszyć bóle, a zmiana sposobu leczenia tego typu bólów, pomoże w leczeniu cukrzycy.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...