Thiết bị mới theo dõi lượng đường trong máu bệnh nhân tiểu đường

Vietsciences-Jessica Berman - VOA News   08/08/2010 
 

Những bài cùng đề tài

Các kỹ sư sinh học ở Hoa Kỳ đã phát triển được một máy theo dõi không dây có thể cấy vào người các bệnh nhân bị tiểu đường để đo lượng gluscose trong máy liên tục tới một năm mới cần được thay thế. Theo tường thuật của thông tín viên khoa học VOA Jessica Berman, nếu được các thanh tra liên bang chuẩn thuận, thiết bị này sẽ cung cấp cho những người bị bệnh tiểu đường một lựa chọn đáng tin cậy và ít đau đớn hơn so với các thiết bị theo dõi lượng glucose hiện hành.

Hệ thống theo dõi lượng glucose được thiết kế để cấy vào ngay dưới da người bệnh, để tự động đo lượng glucose hay đường trong máu và chuyển dữ liệu đến cho một máy nhận bên ngoài. Thiết bị này là một đĩa nhỏ khoảng 38 milimet chiều ngang và dầy khoảng 16 milimet, có thể thay thế cho các thiết bị để chọc bằng tay gây đau đớn và những máy dò giống như kim chích cấy vào, để theo dõi liên tục lượng glucose, nhưng cứ 3 đến 7 ngày lại phải thay một cái mới.

Các bệnh nhân tiểu đường thường rất khó giữ được lượng glucose lành mạnh trong máu bởi vì họ không sản xuất đủ chất kích thích tố insulin để chế biến đường - một tình trạng gọi là tiểu đường loại 1 hay tiểu đường thiếu niên, hay bởi vì lượng insulin sản xuất được không có khả năng biến glucose trong thực chế của người bệnh thành năng luợng – như trong tình trạng gọi là loại 2 hay tiểu đường của người trưởng thành.

Các cuộc khảo cứu lớn đã cho thấy rằng kiểm soát gắt gao luợng đường trong máu, qua các máy đo glucose liên tục, và điều chỉnh khi lượng đường trong máy lên quá cao hay xuống quá thấp giảm thiểu được rủi ro các biến chứng của bệnh tiểu đường, kể cả các bệnh về thận, về mắt hay về tim.

Kỹ sư sinh học David Gough của trường Đại học California ở San Diego là người lãnh đạo cuộc khảo cứu mô tả hệ thống theo dõi mới và kết quả tốt đẹp của hệ thống này trong các cuộc thử nghiệm trên loài vật.

Ông Gough cho biết thiết bị dò này sẽ cho phép những người bị bệnh tiểu đường theo dõi sát hơn lượng đường trong máu của mình so với các phương pháp thông thường.

Ông Gough nói: “Nhờ thế mà họ có thể điều chỉnh lượng insulin hay tập luyện thể thao, kiêng cữ ăn uống hoặc các phương pháp trị liệu khác và xử lý bệnh của mình tốt hơn. Thiết bị này sẽ được cấy vào dưới da người bệnh trong thời gian dài, có thể là một năm hay hơn.”

Thiết bị theo dõi gồm 2 máy dò khí oxy. Một máy chứa một chất xúc tác enzyme gọi là glucose oxydase kích thích phản ứng hoá học hợp với tỷ lệ lượng khí oxy do đường tiêu thụ trong chất lỏng nằm bên dưới da.

Máy dò thứ nhì đọc lượng khí oxy từ máy dò thứ nhất và so sánh nó với mức chuẩn, và cho biết lượng glucose trong máu.

Ông Gough nói hai máy dò song song này có thể được cấy vào trong một thủ thuật đơn giản cho người bệnh mà không cần ở lại bệnh viện, ở thắt lưng hay bụng dưới, hoặc ngay phía dưới xương cổ, nơi thường đặt các máy trợ tim.

Vị kỹ sư sinh học này nói số đo sẽ được gửi mà không cần có dây nối đến một máy nhận bên ngoài cơ thể người bệnh.

Ông Gough nói tiếp: “Bạn có thể gắn máy nhận vào thắt lưng hay chung cuộc nó có thể mang hình thức một điện thoại di động hay một cái gì tương tự như thế.”

Máy theo dõi không dây lượng glucose sẽ bảo vệ chống lại một trong các khía cạnh nguy hiểm nhất của bệnh tiểu đường – đó là tình trạng lượng đường trong máu xuống rất thấp. Theo ông Gough, đây là tình trạng cực kỳ nguy hiểm, nếu nó xảy diễn trong thời gian người bệnh đang ngủ.

Ông Gough nói thêm: “Những người này rất đáng lo ngại bởi vì họ có thể mất khả năng nhận biết và có thể gặp tai nạn hay một sự cố nào đó. Vì vậy thiết bị này cũng sẽ báo động khi lượng glucose xuống quá thấp. Và trên nguyên tắc, cả hai vấn đề ngắn hạn cũng như dài hạn của bệnh tiểu đường, có thể được cải thiện.”

Ông Gough nói các máy dò lượng glucose có thể được sử dụng để chuyển một tín hiệu bằng điện thoại di động cảnh báo đến cho phụ huynh của các em nhỏ bị tiểu đường khi lượng glucose của em xuống thấp một cách nguy hiểm vào ban đêm.

Các nhà khảo cứu nói rằng mục tiêu là để tạo ra một hệ thống vòng kín trong đó máy theo dõi không dây liên tục đo lượng glucose trong máy và một máy bơm insulin bên ngoài tự động điều chỉnh luợng insulin dùng cho người bệnh.

Ông Gough cho biết các nhà khảo cứu hy vọng sẽ bắt đầu các cuộc thử nghiệm lâm sàng trên người của máy theo dõi lượng glucose này trong vòng vài tháng nữa và xin các cơ quan kiểm tra liên bang chấp thuận ít lâu sau đó.

Một bài viết mô tả máy theo dõi không dây lượng đường trong máu này được đăng tải trên tạp chí Science Translational Medicine.

 

 

Implanted Glucose Sensor Works for More than One Year

San Diego, CA, July 28, 2010 -- Bioengineers at the University of California, San Diego and GlySens Incorporated have developed an implantable glucose sensor and wireless telemetry system that continuously monitors tissue glucose and transmits the information to an external receiver. The paper, published in the July 28, 2010 issue of the journal Science Translational Medicine, describes the use of this glucose-sensing device as an implant in animals for over one year. After human clinical trials and FDA approval, the device may be useful to people with diabetes as an alternative to finger sticking, and short-term needle-like glucose sensors that have to be replaced every three to seven days.

Toward Clinical Trials

"The Science Translational Medicine paper shows our implanted sensors to be successful in animals. You can run the device for a year or more with it constantly working, and recording glucose quite satisfactorily. Now, we are focused on getting the human clinical trials going. We hope to begin the first human trial within in a few months," said Gough, the bioengineering professor from the UC San Diego Jacobs School of Engineering. "If all goes well with the human clinical trials, we anticipate that in several years, this device could be purchased under prescription from a physician."

Joseph Lucisano and David Gough
GlySens Incorporated President and CEO Joseph Lucisano (left) and UC San Diego bioengineering professor David Gough (right) are authors on the glucose sensor study in 28 July 2010 issue of Science Translational Medicine.  Lucisano earned his Ph.D. in bioengineering at UC San Diego. Photo taken at a laboratory at GlySens Incorporated in San Diego, California.

Glucose Sensor Could be Useful for People with either Type 1 or Type 2 Diabetes

The long-term glucose sensor could be used by people with either Type 1 or Type 2 diabetes. People with Type 1 diabetes do not make enough insulin of their own. The long-term glucose sensors could be used to adjust the insulin dose and timing of the injection, and reduce the risk of taking too much insulin and becoming hypoglycemic, which can be immediately life threatening. Hypoglycemia happens when you get too much insulin for the available glucose, or when insulin absorbs too rapidly.

People with Type 2 diabetes could use the long-term glucose sensors to help them adjust their diet and exercise schedule. Also, some people with Type 2 diabetes take insulin and have the same hypoglycemia worries as people with Type 1 diabetes.

The ultimate goal is to limit the dangerous ups and downs of blood glucose levels, known as "glucose excursions." It is these prolonged glucose excursions that cause the long term problems associated with diabetes.

How Does the Sensor Work and What is the Scientific Advance?

 

July 28 2010 Science Translational Medicine
The glucose sensor is featured on the cover of the July 28 issue of the journal Science Translational Medicine CREDIT: C. BICKEL/SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE
"The most important point of this paper is the fact our glucose sensor remains insensitive to tissue encapsulation for over 500 days. That's a big step from a scientific point of view, and it's due to the sensor's unique oxygen detection scheme," said David Gough, the first author on the Science Translational Medicine paper.

Glucose and oxygen from the surrounding tissue diffuse to the sensor, where the enzyme glucose oxidase carries out a chemical reaction in which oxygen is consumed in proportion to how much glucose is present. The remaining oxygen is measured and compared to the baseline oxygen recorded by a nearly identical oxygen reference sensor. The reduced oxygen signal compared to background oxygen signal reflects the glucose concentration. The effects of exercise and changes in local blood flow to the tissues are also largely subtracted out by the differential oxygen sensing system, which includes the pair of sensors side by side in the same device. The implant used in the pig study is about 1.5 inches in diameter, and 5/8 of an inch thick, and could be implanted in a simple outpatient procedure.

Cell phones and Nocturnal Hypoglycemia

The implanted sensors used in the animal trials published in Science Translational Medicine send the glucose information to a data recorder the size of a cell phone. "The data receiver could be made much more versatile. For example, the data could be sent to cell phones or displayed in other ways," said Gough.

"There are parents with diabetic children who spend their nights worrying that their child in a nearby bedroom may go into nocturnal hypoglycemia," said Gough, who explained that the glucose sensors could be used to send information to a phone that would alert parents if the child's glucose levels drop to a dangerous level during the night.

"Four finger sticks per day to measure glucose levels is the current standard of care, but blood glucose can go on significant excursions between sticks," said Gough. In contrast, the long-term implanted glucose monitor would provide continuous monitoring day and night. "We are moving toward something that will be automatic and quite unobtrusive. Others wouldn't even know if someone is using a glucose sensor. Our goal is to get people off the finger stick cycle," said Gough.

Insulin Pumps

 

Today, there are approximately 800,000 people using external insulin pumps. Currently, these insulin pumps are open loop – meaning they are not connected to a glucose sensor directly, and they have to be programmed by a physician. "You can manually adjust the pump schedule to some extent, but patients must keep rigid schedules to live with an insulin pump," said Gough.

The bioengineers’ goal is to enable the pumps to automatically adjust the rate of insulin being administered based on glucose readings from the implanted sensors, that is, to function like an artificial pancreatic beta cell. "If insulin pumps were programmed based on near-real-time readings from implanted glucose sensors, the pumps would adjust insulin dosing based on what your glucose number is after a meal. You wouldn't have to be so rigorous about your schedule," said Gough.

"With an insulin pump, there is always the concern that it will pump too much insulin, leading to dangerously low blood glucose levels. The sensor could serve as a safety mechanism against low blood glucose levels," said Gough, who noted that major research efforts to use readings from glucose sensors to program insulin pumps are well underway. Researchers are primarily using needle-type glucose sensors, but these needle sensors could be replaced with the new implanted sensors if and when they are approved for human use.

San Diego Startup / Industry Collaboration

With key underpinnings afforded by Gough’s university research, the sensor was developed into its current form by colleagues at GlySens Incorporated, the San Diego company Gough co-founded with Joseph Lucisano, who holds a Ph.D. in bioengineering from UC San Diego. According to Gough, GlySens has received a number of peer-reviewed grants from the National Institutes of Health in support of the project, and receipt of these grants is strong testimony to the company’s solid scientific approach.

"Many of the people working at GlySens were trained at UC San Diego," said Gough. "This is a UC San Diego-industry collaboration that could reduce health care costs and lead to new growth in the San Diego economy."

###

Funders

The device utilized in the studies was the product of a unique academic-industrial collaboration between the Department of Bioengineering at the University of California, San Diego and GlySens Incorporated, with support from the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK) of the National Institutes of Health (NIH). Foundational research in this project was also supported by the Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF).

Paper Title and Authors

"Function of an Implanted Tissue Glucose Sensor for More than 1 Year in Animals," by David A. Gough and Lucas S. Kumosa from the Department of Bioengineering, University of California San Diego; and Timothy L. Routh, Joe T. Lin and Joseph Y. Lucisano from GlySens Incorporated in San Diego, California.

Provided by University of California - San Diego (news : web)

 

 

 

        ©  http://vietsciences.free.fr  và http://vietsciences.org N