Por que é tão difícil medir continuamente a glicose?

Cada pessoa começa o dia com uma rotina e, como a maioria das pessoas modernas, começo verificando meu telefone. Mas se a maioria das pessoas verifica o clima, os engarrafamentos ou o Twitter e o Facebook, eu uso o telefone para olhar alguns centímetros dentro do abdômen da minha filha. Existe um pequeno sensor eletroquímico que monitora constantemente o fluido intercelular, medindo a concentração de glicose, para que possamos controlar a quantidade de insulina que ele recebe através da bomba de insulina.

O diabetes tipo 1 é uma doença desagradável, geralmente atacando uma vítima em tenra idade, e transformando todos os dias em uma sequência de procedimentos médicos - contando a quantidade certa de insulina para uso com cada pedaço de comida, trabalhando com os inevitáveis ​​níveis de glicose altos e baixos e injeções constantes para verificar o sangue. O monitoramento contínuo da glicose (HBPM) tornou-se um maná celestial para milhões de famílias diabéticas, pois nos permite permitir que nossos filhos sejam crianças, deixá-los passar a noite e comer outra fatia de pizza sem transformá-la em um projeto científico. Além disso, um bom controle da glicose significa reduzir a probabilidade do aparecimento de efeitos perigosos do diabetes na idade adulta - cegueira, doença cardíaca, amputação. Além disso, é muito legal eu ter telemetria para meu filho - nós o chamamos de "nosso filho cibernético".

Mas com todas as vantagens do NMG, ele também tem desvantagens. É extremamente caro em termos de materiais de consumo e eletrônicos, requer um procedimento invasivo para instalar sensores, e mesmo na era dos pequenos eletrônicos, ele se mostra relativamente grande. Parece que deveríamos ter ido muito mais longe com todas as nossas tecnologias - mas, ao que parece, o NMG é bastante difícil de implementar, e existem razões convincentes para isso, o que fez o desenvolvimento da tecnologia permanecer no lugar.

Sensor

O NMH consiste em três componentes principais: o próprio sensor, que converte a concentração de glicose no corpo em um sinal elétrico; um transmissor que processa o sinal e o codifica para transmissão sem fio; e um receptor, que pode ser um dispositivo independente ou embutido diretamente em uma bomba de insulina, e mostra leituras e gráficos de glicose nas últimas 24 horas.

A chave de tudo é o sensor. Sua química é simples: o fio de ouro ultrapuro é revestido com glicose oxidase , uma enzima derivada da bactéria Penicillium notatum. Essa enzima oxida a β-D-glicose em glucono-1,5-lactona, que hidrolisa espontaneamente em ácido glucônico. Neste caso, o peróxido de hidrogênio é formado. O peróxido é oxidado no fio de ouro e a corrente gerada é proporcional à concentração de glicose no fluido intersticial. A corrente é lida pelo sistema e usada para calcular a concentração estimada de glicose no sangue com base em uma curva de calibração.

Mas, embora a química seja simples, as dificuldades da biologia e produção humanas complicam a tarefa de uso prático do sensor NMH. Primeiro, os sensores precisam ser inseridos no fluido intersticial e deixados lá por vários dias (embora muitos estiquem esse período para economizar em sensores). Um objeto estranho no corpo, um fio coberto com proteínas obtidas de bactérias, provoca o sistema imunológico, que é afiado para combater essas invasões. Sem proteção, a glicose oxidase, através da qual o sensor funciona, será destruída pelo sistema imunológico em poucas horas. Portanto, o sensor requer revestimentos proprietários especiais que permitem a passagem da glicose, mas por algum tempo impedindo o sistema imunológico de atacar a enzima.

A segunda dificuldade é o processamento de pequenos componentes e a montagem deles em uma interface para um transmissor que digitaliza os sinais do sensor e os transmite sem fio para o receptor. A interface deve fornecer um local para conectar o transmissor e uma aderência confiável à pele, permitindo que você fique lá por semanas sem provocar dermatite de contato ou outros efeitos colaterais. Além disso, o sensor deve, de alguma forma, ser combinado com seu dispositivo de entrada, com uma agulha hipodérmica espessa, através da qual um fio fino do sensor pode passar sem dobras. A montagem final, é claro, deve ser esterilizada, portanto deve suportar a radiação - o método mais comum de esterilização de dispositivos médicos.

Transmissor

Minha coleção de transmissores mortos, incluindo o que eu abri. No entanto, o transmissor que minha filha está usando agora, eles estão recebendo US $ 5.000, que o seguro não paga.

Dado tudo isso, pagar US $ 75 por cada transmissor NMG não parece irracional. Perguntas sobre o custo que tenho em relação aos transmissores. Diferentes fabricantes fazem esquemas diferentes e, mesmo de um fabricante, novas tecnologias substituem as antigas. Obviamente, os circuitos são difíceis de obter, mas no banco de dados de ID da FCC , bem como nos artigos de usuários frustrados, pode ser visto que as principais tripas dos transmissores são praticamente as mesmas que você esperaria de qualquer tecnologia sem fio - processamento de sinal de sensor, microcontrolador, gerenciamento de energia e subsistema sem fio. Atualmente, estamos usando transmissores ISM de 2,4 GHz; Uma vez usamos transmissores Bluetooth, mas eles funcionam quatro vezes menos no tempo.


US $ 600 por isso ? Sério?

Estudando revisões com equipamentos de desmontagem, é difícil dizer a quantia justa de US $ 600 que pago por cada transmissor. Todos sabemos o quanto custa fabricar um dispositivo desse tipo - provavelmente não mais do que US $ 5 cada, e isso será generoso. E, sim, sei que não estou pagando pelos componentes e mão-de-obra dos trabalhadores, mas pelos bilhões gastos em pesquisa, desenvolvimento e ensaios clínicos necessários para trazer os dispositivos ao mercado. Mas não consigo deixar de pensar que deve haver uma maneira melhor.

O principal problema é que os transmissores estão selados. Além disso, é muito apertado, pelo que não pode ser aberto sem quebrar. E como ela não pode ser aberta quando as pilhas estiverem gastas, você deve trocá-la completamente. Isso, é claro, não impediu os hackers destemidos de tentar substituir as baterias. Ainda não tentei, mas coloquei na lista de tarefas a fazer no futuro. Depois de abrir o sensor da bateria, é muito fácil substituí-las, no entanto, fechá-lo novamente, restaurando a resistência à água, é bastante difícil.

Em um piscar de olhos

Protótipo de lente de contato para NMH de Verily

Deveria continuar assim? É realmente necessário se preocupar com um transmissor dimensional relativamente grande? Parece-me que poderia ser menor e mais barato se usasse a tecnologia RFID. Um transmissor externo pode interrogar o sensor e obter alguns dados necessários para codificar a tensão no sensor. Aparentemente, eles fariam isso na Verily, fabricante de dispositivos médicos de propriedade do Google, que desenvolvia lentes de contato para GPS. A idéia parecia sólida, à medida que a glicose entra em lágrimas e leva a um dos primeiros sintomas do diabetes tipo 1 - visão embaçada devido à entrada de cristais de açúcar na córnea. Definitivamente, as lentes de contato não teriam uma fonte de energia; portanto, a energia tinha que ser fornecida de fora.

Infelizmente, Verily acaba de anunciar que está concluindo um projeto sobre lentes de contato para NMH, uma vez que os obstáculos biológicos à coleta de leituras diagnósticas úteis e estáveis ​​eram grandes demais. Como vimos, o NMG não é uma coisa fácil, mas não posso acreditar em algo que Verily recusou o projeto apenas por razões técnicas. Meu cínico interno diz que a perspectiva de passar por todos os círculos intermináveis ​​de coordenação acabou sendo insuportável - e é um insulto às lágrimas (desculpe o trocadilho), dada a natureza inovadora da tecnologia. No entanto, é muito difícil lutar com jogadores existentes que já receberam todas as permissões e até com bolsos profundos.

Ainda assim, espero que alguém aceite o desafio de desenvolver uma versão aprimorada do NMG. E agora ela já não é má, e eu, é claro, farei o meu melhor para que meu filho continue sendo um cyborg. É lamentável que as empresas associadas à NMG saibam disso e não sintam a necessidade de ser um pouco generosas ao definir preços em seu mercado.