全球超過4.2億人口，約占人口總數(shù)的8.5%，都受到糖尿病影響——這是一種慢性疾病。在過去的30年中，隨著越來越多的發(fā)展中國家經(jīng)歷了城市化的發(fā)展和采用西方的飲食習(xí)慣，糖尿病的發(fā)病率幾乎翻了一番。　　　　傳統(tǒng)血糖測試　　　　治療糖尿病需要持續(xù)的監(jiān)測和保養(yǎng)，這給患者群體以及他們的家庭帶來了沉重的負擔(dān)。此外，糖尿病的持續(xù)增長對國家經(jīng)濟和醫(yī)療系統(tǒng)造成了很大的負擔(dān)。　　　　目前糖尿病的診斷標準和治療方法是繁重和具有侵入性的，而無創(chuàng)血糖測試一直是困擾醫(yī)學(xué)界的世界性難題。為此，諸多國際性大企業(yè)雖投入數(shù)十億元進行研究，但研究結(jié)果往往很難達到FDA認證標準。醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)的最新進展使無創(chuàng)糖尿病檢測和血糖監(jiān)測在醫(yī)學(xué)研究人員范圍內(nèi)得以實現(xiàn)?！　　　√悄虿≡\斷和治療的現(xiàn)行標準　　　　糖尿病的診斷和持續(xù)管理目前需要直接測量血糖或糖化血紅蛋白水平。醫(yī)療專業(yè)人員使用的方法有幾種，包括隨機或空腹血糖測試和葡萄糖耐量試驗。這些方法大部分指安培檢測法，因為血糖對試劑的反應(yīng)會產(chǎn)生一個小的電荷，與樣品中糖的含量成比例。這種方法在實驗室環(huán)境下是非常準確的，而且也很好理解和標準化?！　　　”M管目前的檢測方法是被人們所接受的，但它們?nèi)匀唤o世界各地的醫(yī)學(xué)專業(yè)人士和患者帶來了許多問題。在某些文化中，可能會出現(xiàn)關(guān)于血液引出的社會限制或禁忌，難以保證患者的依從性。血液樣本也不穩(wěn)定，需要冷藏。這可能是發(fā)展中國家的一個重大問題，特別是在農(nóng)村地區(qū)，那里可能制冷和電力供應(yīng)不便?！　　　÷蕴悄虿〉闹委熜枰颊呙刻祛l繁監(jiān)測血糖水平。這包括收集一個血液的小樣本，通常用采血針刺破手指。這是一個痛苦的過程，如果糖尿病抑制了治療能力可能會導(dǎo)致額外的并發(fā)癥，患者必須每天進行重復(fù)?！　　　‰m然手持式血糖監(jiān)測儀在全世界范圍內(nèi)越來越容易獲得(約占目前為消費者銷售的所有生物醫(yī)學(xué)傳感器的85%)，但血糖監(jiān)測仍然被認為是需要測試試紙的手動過程?！　　　〕藴囟?、濕度等環(huán)境因素能影響測試結(jié)果外，這些血液測試儀在任何情況下都無法提供精確的測量?！　　　o創(chuàng)血糖測試研究由于葡萄糖檢測的重復(fù)性和侵入性，以及世界范圍內(nèi)血液檢測存在的困難，研究人員急切地尋找非侵入性的標準安培檢測方法。研究人員分析了許多替代方法，包括基于碳納米管的方法和電化學(xué)測試。最近的重點轉(zhuǎn)移到利用拉曼光譜和近紅外吸收的光學(xué)檢測方法?！　　　〖词乖谘芯拷t外光譜的研究人員中，也有許多研究的途徑。除了血糖、糖化蛋白(即結(jié)合葡萄糖的蛋白)可以在指甲和頭發(fā)、尿液以及眼睛的房水內(nèi)檢測到?！　　　⊙芯恐凶钣邢Ｍ膬煞N方法包括使用近紅外光直接通過皮膚測量血糖，具有與脈搏血氧計相同的功能設(shè)計。指甲作為測試樣本是另一種正在研究中的方法?！　　　≡陂_發(fā)一種新的糖尿病無創(chuàng)測試協(xié)議時，研究人員所面臨的最大障礙是開發(fā)標準化的理解結(jié)果模型。測量參數(shù)必須考慮到線性吸收率，吸收模式和無數(shù)其他科學(xué)家和醫(yī)生必須了解的因素，以便開發(fā)用于解釋和預(yù)測光譜響應(yīng)的標準化和可重復(fù)的模型。人類特征之間也存在差異，這些差異也必須被中和，以允許新協(xié)議的標準化?！　　　〗t外與診斷窗口　　　　許多用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的光學(xué)感測技術(shù)都圍繞著近紅外線，因為一種被研究人員稱為光學(xué)窗口或診斷窗口的特殊現(xiàn)象。　　　　人體組織對光的吸收與波長有關(guān)。DNA和蛋白質(zhì)吸收紫外(UV)光譜，紅外范圍被水高度吸收，可見光被血液中的血紅蛋白吸收。然而，在可見光譜的最后，并且在650nm和1100nm之間的近紅外(NIR)范圍內(nèi)，血紅蛋白或水幾乎沒有吸收，并且散射小于UV和可見光范圍。最重要的是，可以在這個范圍內(nèi)對活體使用光而不會對組織造成任何損害。　　　　嘗試這樣：在一個黑暗的房間里，個人可以通過手掌照射強光。他們會在手背上觀察到一個紅色光點。他們看到的是可見光譜的尾端，紅光在650-750 nm之間，屬于650-1100 nm的光學(xué)診斷窗口。通過這個光學(xué)診斷窗口，研究人員和醫(yī)生可以看到身體內(nèi)部。　　　　杜克大學(xué)的Frans Jobsis博士在他1977年的具有里程碑意義的研究中表明，脫氧和氧合組織在近紅外光譜中顯示出不同的吸收特性。從那時起，近紅外光譜就被用于研究代謝疾病，如癌癥，心血管疾病，糖尿病，神經(jīng)障礙以及其他幾種困擾社會的疾病?！　　　〗t外拉曼光譜關(guān)于光學(xué)生物傳感器發(fā)展的最新實驗中，將Vis / NIR范圍內(nèi)可用的光學(xué)窗口與拉曼光譜學(xué)的分子指紋特征相結(jié)合。雖然這種技術(shù)的潛力非常有希望，但增加的拉曼分析的復(fù)雜性增加了開發(fā)標準化診斷模型的障礙?！　　　√腔讣椎鞍讓μ悄虿z測的適用性　　　　生物醫(yī)學(xué)設(shè)備開發(fā)商正在爭相展示血液監(jiān)測技術(shù)的下一波進展，因為葡萄糖測試對日益增長的糖尿病人群至關(guān)重要，并且還因為葡萄糖傳感器的需求占生物傳感器市場的85%?！　　　∫粋€學(xué)術(shù)研究涉及糖化角蛋白的測定。角蛋白，構(gòu)成頭發(fā)和指甲的蛋白質(zhì)，可以與葡萄糖結(jié)合。該糖化與血糖水平隨時間呈線性關(guān)系。糖尿病診斷的光譜模型的研究人員選擇指甲，因為糖尿病患者指甲特征的差異可觀察。開發(fā)標準化模型時指甲是比較好的選擇，因為其生長速率變化比頭發(fā)少?！　　　∵@種方法中使用指甲剪，可以提高糖尿病初步診斷的檢測，特別是在發(fā)展中國家?？梢詿o痛苦地收集指甲，無需特殊訓(xùn)練。此外，與體液如血液相比，手指甲的文化和心理態(tài)度是寬松的;并且由于指甲穩(wěn)定，所以它們可以在不冷卻的情況下儲存數(shù)周，而不損失樣品的活性?！　　　⒅讣讟悠费心ゲ⑴c用于測試的反應(yīng)試劑混合。由于指甲對這些反應(yīng)劑沒有很好的滲透性，所以樣品需要準備時間以及可能進一步的處理。這種方法雖然微創(chuàng)，但仍然需要專業(yè)的樣品制備，應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)的人員在實驗室進行，不幸的是不適合家庭葡萄糖監(jiān)測?！　　　⊥ㄟ^耳垂透射實現(xiàn)家庭使用　　　　研究人員還在研究透射率測量技術(shù)，這對家庭監(jiān)測應(yīng)用是非常完美的。耳垂透光率測量實際上需要同時施加到耳垂的波長的組合。衰減的光被耳朵的任一側(cè)上的傳感器捕獲。首先，將綠色可見光的反射率用于確定皮膚參數(shù)，例如組織厚度。然后使用紅光透射率/吸收度來確定血容量，最后使用NIR波長來測定葡萄糖濃度。　　　　這種方法顯示了很好的前景，因為它是一個簡單的設(shè)計，包括用于耳垂的夾子，它與光纖光譜儀相連，對于沒有任何特殊訓(xùn)練的人相對比較容易。另外，簡易的設(shè)計和無需樣品準備意味著它可以由任何人執(zhí)行，不需要實驗室監(jiān)督?！　　　】朔鈱W(xué)葡萄糖監(jiān)測的障礙　　　　對于目前正在研究的許多診斷方法，完全測試驗證的主要障礙是研究人員解決個體差異以便為分析結(jié)果創(chuàng)建一個標準化模型的能力。這些專家和科學(xué)家的研究使我們每天離廉價、無創(chuàng)和準確的血糖監(jiān)測方案的現(xiàn)實更進一步?！　　　‰m然不可能預(yù)測新技術(shù)或方法何時獲得聯(lián)邦藥物管理局(FDA)或相關(guān)醫(yī)療認證機構(gòu)的批準，但可能性變得更加現(xiàn)實。由于醫(yī)生、科學(xué)家和研究人員在這些令人興奮的光學(xué)測試方法上的工作，糖尿病患者在不久的將來將不再需要經(jīng)受痛苦的血液測試?！　　　【庉孅c評　　　　現(xiàn)在糖尿病人接受的血糖測試多半需要抽血完成，給不少病患造成了痛苦和不便。如今醫(yī)學(xué)越來越朝向精準和無創(chuàng)的方向發(fā)展，近紅外拉曼光譜技術(shù)的助力，或許將實現(xiàn)血糖的無創(chuàng)檢測。不僅如此，這種檢測手段還有望應(yīng)用于家庭自助檢測，給罹患糖尿病這種慢性疾病的患者帶來福音。