Magnetometr smartfona z dużymi możliwościami

Zespół z NIST pokazał, jak zwykły magnetometr smartfona może posłużyć nie tylko do nawigacji, ale także zaawansowanych badań medycznych i środowiskowych. Naukowcy udowodnili, że wykorzystany w eksperymencie magnetometr jest w stanie mierzyć poziom pH z dokładnością porównywalną do drogich mierników laboratoryjnych. Takie rozwiązanie może znaleźć szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach – od domowych piwowarów i piekarzy, którzy mogliby szybko testować pH swoich produktów, po naukowców monitorujących stan środowiska, mierzących pH wody gruntowej z większą dokładnością niż paski lakmusowe. Zadaniem hydrożeli, których materiały o wysokiej zawartości wody znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach (od medycyny, przez robotykę, po technologie kosmiczne), w tym przypadku było reagowanie na obecność glukozy i zmiany pH, manifestowane przez rozszerzenie lub kurczenie się materiału. Hydrożele mogą być klasyfikowane jako fizyczne, chemiczne lub biochemiczne. Fizyczne hydrożele zmieniają swoją formę z ciekłej na żelową pod wpływem czynników środowiskowych, jak temperatura, stężenie jonów czy pH lub przez połączenie dwóch składników. Chemiczne żele wykorzystują wiązania kowalencyjne, co zwiększa ich trwałość i odporność na degradację. Biochemiczne hydrożele natomiast żelują dzięki udziałowi czynników biologicznych, takich jak enzymy czy aminokwasy. Dzięki odczytowi zmian pozycji cząstek magnetycznych, za pomocą magnetometru telefonu, było możliwe precyzyjne zmierzenie poziomu glukozy. System okazał się na tyle dokładny, że był w stanie wykrywać stężenia cukru z dokładnością do kilku milionowych części mola. Tak wysoka czułość znacznie przekracza potrzeby związane z monitorowaniem glukozy we krwi. Tę metodę można by z powodzeniem zastosować do analizy zawartości cukru w ślinie. Oznaczałoby to, że osoby chorujące na cukrzycę mogłyby dokonywać codziennych pomiarów bez bólu związanego z ukłuciem palca.

Smartfon pomoże diabetykom

Dodatkowo naukowcy z University of California w San Francisco odkryli, że smartfony mogą mieć kluczowe znaczenie w diagnozowaniu cukrzycy typu 2, przed zauważeniem pierwszych symptomów choroby przez lekarzy. Sekret tkwi w fotopletyzmografii (PPG) wykorzystującej aparat telefonu do analizy światła latarki odbitego od opuszków palców, co pozwala na wykrywanie zmian w naczyniach krwionośnych spowodowanych przez cukrzycę. Przez 10 lat naukowcy przeanalizowali 2,6 mln nagrań PPG uzyskanych od 53 870 diabetyków w celu opracowania algorytmu głębokiego uczenia, zdolnego do identyfikowania cukrzycy. Pierwsze testy wykazały 81% skuteczności kodu, którą jeszcze udało się zwiększyć poprzez dodanie informacji o BMI, wieku i wadze pacjentów. Poza zdolnością do mierzenia pH to urządzenie ma potencjał do rozszerzenia zakresu możliwych analiz. Może szybko i łatwo mierzyć poziom histaminy, a więc przyda się do szybkiego wykrywania alergii i innych stanów zdrowotnych, bez potrzeby przeciągających się testów i skomplikowanych analiz laboratoryjnych. Zespół sugeruje, że technologia może zostać zastosowana do identyfikacji zaburzeń biologicznych oraz toksyn środowiskowych, które manifestują się jako zmiany poziomu pH. Mimo że badanie było tylko wstępnym etapem weryfikacji koncepcji, naukowcy z NIST już planują dalsze kroki, łącznie z opracowaniem metody masowej produkcji hydrożelowych pasków testowych oraz rozwiązaniem wyzwań związanych ze stabilnością i funkcjonalnością urządzenia przy długotrwałym przechowywaniu.

Jak tradycyjnie zbadać poziom glukozy?

Badanie glukozy we krwi jest istotne w diagnostyce i monitorowaniu cukrzycy zarówno typu 1, jak i typu 2. To proste testy laboratoryjne zlecone w celu wykrycia lub wykluczenia cukrzycy u pacjentów zgłaszających objawy hiperglikemii. Interpretacja wyników tych badań, choć z pozoru prosta, może budzić wątpliwości ze względu na różnorodne normy stosowane w zależności od typu badania (np. glikemia na czczo vs. glikemia przygodna). W diagnostyce cukrzycy istotne jest też wykonanie doustnego testu obciążenia glukozą, który dokładniej niż pojedyncze badanie cukru na czczo wskazuje na zaburzenia tolerancji glukozy lub insulinooporność, zwłaszcza gdy cukier na czczo mieści się w normie, ale jego poziom po 120 minutach od wypicia roztworu glukozy jest nieprawidłowy. W odniesieniu do cukrzycy typu 1, której symptomy są bardziej wyraźne, zazwyczaj wystarcza badanie poziomu cukru na czczo lub szybkie badanie glikemii przygodnej. Z kolei dla cukrzycy typu 2, której objawy są mniej nasilone i wyniki badań często mieszczą się na granicy normy, sugeruje się zarówno badanie glukozy na czczo, jak i OGTT. Taka diagnostyka umożliwia precyzyjne ustalenie, czy pacjent cierpi na cukrzycę typu 2, w której wyniki zazwyczaj nie są tak „spektakularnie” wysokie, jak w przypadku cukrzycy typu 1. Pacjent powinien przyjść do laboratorium na czczo, nie jeść przez co najmniej 8 godzin, jednak nie dłużej niż 14 godzin przed badaniem. Nie należy modyfikować diety w dniu poprzedzającym badanie. Nieprawidłowa tolerancja glukozy, znana również jako stan przedcukrzycowy, wskazuje na zaburzenia w metabolizmie węglowodanów, które mogą, ale nie muszą doprowadzić do rozwoju cukrzycy typu 2. Zmiana diety i zwiększenie aktywności fizycznej pomogą poprawić wyniki badań i zbić poziom glukozy do poziomu tolerancji.