糖尿病患者必须全天监测他们的血糖水平，但这样做是一项挑战。 sirtavelalot / Shutterstock.com
糖尿病是美国第七大死因，约为 30.3成年人 患有这种疾病。 一个在4成年人中 甚至不知道他或她患有糖尿病。
此外， 84.1成年人 有前驱糖尿病 - 血糖水平升高的病症 - 而90百分比的人不知道他们有这种情况。 因此，收费可能会恶化。
为了避免糖尿病引起的危及生命的并发症，对糖尿病患者来说非常重要 保持血糖水平 在安全范围内。 然而，这一直是一项艰巨的挑战，因为很难可靠地监测葡萄糖水平。
我是一名化学家，化学和计算机工程师，他开发并研究了一种可能的自供电监控系统。 这些葡萄糖生物传感器 将存储在血糖中的生化能量 - 换句话说，从人体自身 - 转换为运行设备的电力。
所有关于糖代谢
糖尿病 影响身体如何分解我们吃的糖食物。 这种糖或葡萄糖被释放到我们的血液中。 作为回应，胰腺产生一种叫做胰岛素的激素，使身体的细胞能够从血液中取出糖作为能量。
如果您患有糖尿病，您的身体要么没有足够的胰岛素，如1型糖尿病，要么它不能使用它所产生的胰岛素以及维持健康的血糖代谢。 后者称为2型糖尿病。 当没有足够的胰岛素，或细胞停止对胰岛素作出反应时，过多的糖会留在血液中。 这可能导致严重的并发症。
保持 安全水平的血液中的糖 是控制糖尿病和预防疾病进展的关键策略。 研究表明，那些保持血糖水平接近正常的强化控制项目的人有 并发症少 比那些经常保持较高血糖水平的人。 关于 63.6成年人的百分比 每天进行血糖自我监测。
然而，保持血糖水平比听起来要困难得多。 它要求人们非常注意他们消耗的碳水化合物的量和它们 用手指刺血测试血糖 一整天。 许多人还必须计算胰岛素剂量并注射胰岛素。
由于饮食的波动，实现葡萄糖控制目标非常困难。 大多数人都无法保持紧张 控制他们的血糖.
并且，即使一个人遵循医生建议以维持更正常的血糖，疾病也可以进展。 为了保持低血糖水平，一些患有糖尿病的人不知不觉地将自己置于极低血糖水平或低血糖的危险中，这是一种危及生命的疾病。 这种从高到低的波动成为糖尿病患者的障碍，因为他们变得气馁。 研究表明 有些人选择停止维持 因此，血糖控制严密。 这进一步导致了 血糖监测不足 和不健康的选择。
这种情况因血液采样而恶化 相对不常见 与全天发生的无数血糖变化相比，全天只需要四次。 也， 血糖水平 取决于药物治疗计划以及个人情况。 当连续血糖记录提供最佳信息时，血液采样仅提供离散的血糖记录。
设备可以提供帮助，但它们并不完美
葡萄糖监测系统可以帮助许多糖尿病患者，但它们尚未被广泛使用。 Monkey Business Images / Shutterstock.com
研究表明 使用可以连续监测葡萄糖水平的设备可能是一个答案。 这些连续的葡萄糖监测系统重复测量血糖和围绕细胞的生物流体，通常每五分钟一次。 这使得能够密切监测并及时纠正有问题的血糖水平。 因此，这些系统 可以降低风险 与糖尿病相关的并发症。
患有糖尿病的人可以在身体的几个区域佩戴这些监视器中的一个，例如在胃周围，以及手臂和腿的后部。 但是，到目前为止，只有一个相对 少数人 戴着它们是因为这些装置并不完美。 人们仍然需要使用手指点刺测试每天四次测试葡萄糖水平。 此外，设备的响应时间很慢，而且往往不准确。 而且，人们通常必须佩戴监测装置并每七天将其重新插入皮肤下。 此外，在随机试验中，连续监测尚未与之相关 提高生活质量.
此外，最近的一项临床试验发现，连续监测器无法检测低血糖，以减少患者发生的少数严重低血糖事件的发生率。 1型糖尿病.
一个没有手指刺痛的未来？
其中一个解决方案可能是完全自供电的植入式设备，没有皮肤连接组件，不那么突兀，减轻了用户的负担。 这些自供电连续血糖监测系统是下一代葡萄糖监测仪，可以减少连续血糖监测仪使用和依从性的障碍。 他们追踪血糖水平并在需要时提供胰岛素。
在我们的实验室中，我们正在开发一种采用4毫米设备的自供电，可植入的4毫米。 它通过转换存储在人体血糖中的化学能来产生电能，并且与电池类似地工作。 它使用附着在两根导线上的蛋白质，选择性地消耗血液中的葡萄糖和氧气，以产生流经系统的电子。 电子流导致电流产生。 产生的电流和两根导线之间的电压差的乘积导致电功率的产生。 该电功率与血糖浓度成正比。 因此，它可用于快速感知血糖，并具有响应血糖水平异常的额外好处。
关于我们平台的重要一点是它不需要电池。 产生的电能可用于为可植入胰岛素泵供电，从而允许我们同时产生电力以监测葡萄糖并将胰岛素递送至体内的目标部位以改善患者的健康结果。
问题是这种“闭环人工胰腺”的概念是否可以转化为现实。 最重要的挑战是人工胰腺将设备从工作台移动到临床并进入身体所需的工程设计，患者将受益于无需用户干预的全自动人工胰腺。
我乐观地认为，有一天，这样的设备可以完全自动化血糖控制，提供连续的葡萄糖监测和治疗递送，而无需患者的任何干预。 这将改善糖尿病管理，并创造一个人类力量可以维持人类生命的世界。
关于作者
Gymama Slaughter，执行董事，Frank Reidy生物电学研究中心， Old Dominion大学
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