Nova tecnologia não invasiva pode melhorar a gestão diabetes

Vladislav Yakovlev trabalhando no laboratório da Texas A&M University
Vladislav Yakovlev trabalhando no laboratório da Texas A&M University

Um método recentemente desenvolvido para a detecção de glicose com base em como ele absorve um tipo específico de luz pode significar o fim dos testes dolorosos invasivos de picar-dedo, que os diabéticos dependem para monitorar sua condição, diz um engenheiro biomédico da Texas A & M University, que está desenvolvendo a tecnologia.

Usando uma tecnologia óptica que, essencialmente, envia uma torção, tipo direcional de luz em uma amostra contendo glicose, uma equipe de pesquisadores liderada por Vladislav Yakovlev, professor no departamento de Engenharia Biomédica na Texas A & M, tem sido capaz de detectar com precisão as concentrações de açúcar no sangue medindo a glicose que absorve esta luz a um nível molecular. Seus resultados podem traduzir-se em um meio mais eficaz de gestão da diabetes para os milhões que sofrem da doença.

A pesquisa, que foi liderada pelo estudante de graduação Carlos Tovar, sob a orientação de Yakovlev e estudantes de pós-graduação Brett Hokr e Zhaokai Meng, foi apresentada na conferência SPIE Photonics West deste ano. Autoridades de biofotônica, nanofotônica e óptica biomédicas de todo o mundo se reúnem anualmente nesta conferência de alta tecnologia para discutir os seus trabalhos de ponta. A cada ano, a conferência atrai mais de 20.000 pessoas que querem ver, conhecer e comprar os mais recentes dispositivos, componentes e sistemas que estão impulsionando as tendências, tais como o tecnologias médicas estado-da-arte, manufatura inteligente e veículos autônomos.

Yakovlev, uma autoridade em diagnósticos biomédicos e instrumentação de imagem, diz que as técnicas convencionais de monitorização de glucose, tais como métodos de picar dedos são um pouco de um jogo de adivinhação, porque eles não podem alcançar uma monitorização contínua dos níveis de glicose no sangue de um paciente. Além do mais, os pacientes são aconselhados a auto-administrar estes testes, pelo menos, três vezes por dia, mas por causa da natureza dolorosa e difícil dos testes, muitas pessoas não estão em conformidade com esta instrução, ele observa.

O resultado é inadequado e, às vezes, a gestão da doença é ineficaz, ele diz, e é um problema crescente, uma vez que o diabetes está atingindo níveis epidêmicos. Somente nos Estados Unidos, a doença afeta 29,1 milhões de pessoas e é a sétima principal causa de morte. Estatísticas preocupantes, tais como estas, observa Yakovlev, demonstra uma clara necessidade dos uso de uma técnica não invasiva e precisa, livre de dor para monitorar os níveis de glicose no sangue.

Essa necessidade pode ser respondida pela tecnologia de detecção óptica a ser desenvolvida por Yakovlev e sua equipe na Texas A & M. Embora ainda esteja em seus primórdios, esta tecnologia poderá um dia ser implementada em dispositivos como relógios inteligentes e pulseiras onde poderia livrar os pacientes de problemas no monitoramento, possuindo alertas contínuos quando o açúcar no sangue caírem para níveis perigosos. Por enquanto, a tecnologia está sendo refinada no laboratório com a esperança de um dia mudar para testes em humanos, se os resultados continuarem a ser positivos, diz Yakovlev.

A tecnologia funciona basicamente medindo como uma molécula individual da glicose absorve um comprimento de onda específico de luz que é caracterizada como circular direito esquerda polarizada, Yakovlev explica. Em termos muito simples, esta é uma luz que torce para a direita e para a esquerda, ele explica. Ao medir a forma específica em que as moléculas de glicose vibram e absorvem essa luz, Yakovlev, somos capazes de diferenciar as moléculas de seu ambiente e calcular as concentrações de glicose.

É um efeito pequeno, mas mensurável, diz ele, que é devido a uma propriedade geométrica da molécula de glicose conhecida como quiralidade. estrutura quiral de glicose, o que é um resultante da disposição de seus átomos, e significa que a sua molécula não pode ser sobreposta à sua imagem do espelho. Para os não-engenheiros esse conceito pode ser difícil de imaginar, mas pense em um par de sapatos. O sapato esquerdo é uma imagem espelhada do sapato direito, mas eles não são intercambiáveis. Existe a mesma propriedade para determinadas moléculas, tais como glicose, e que resulta na molécula absorver luz de uma forma específica, Yakovlev explica.

Esta especificidade, observa ele, lhe permite discriminar as moléculas de glicose à partir de outras moléculas biológicas vizinhas – algo que historicamente tem sido difícil em outras abordagens de detecção. Por exemplo, Yakovlev explica, a grande presença de água no tecido tem geralmente criado um problema quando se trata de detectar a glicose com tecnologia óptica porque a água também absorve a luz e ao fazê-lo mascara a presença de glicose. Além disso, as moléculas de proteína podem parecer semelhantes, necessitando um refinamento na tecnologia de detecção, a fim de obter dados fiáveis.

Esses problemas são conhecidos como problemas de calibração, diz ele. No entanto, a tecnologia de Yakovlev supera estes obstáculos ao atingir as profundidades de penetração adequadas e produzindo um efeito único, mensurável que, de certo modo, remove o ruído de fundo da imagem, deixando para trás o sinal da glicose.

Oferecido pela Texas A & M University

 

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