MHD在无针血糖监测中的潜在价值和局限性讨论

目前，持续血糖监测（CGM）对糖尿病管理的益处已经得到广泛认可。然而，持续血糖监测系统的广泛采用受到其成本和侵入性的限制。目前的持续血糖监测装置在使用时需要进行植入或使用皮下注射针，因而不够便捷。

据麦姆斯咨询报道，来自芬兰GlucoModicum公司以及埃博学术大学（Åbo Akademi University）等机构的研究人员提出了一种持续血糖监测方案，该方案摒弃了传统的针刺采血，通过使用磁流体动力学（MHD），可以有效提取含有葡萄糖的真皮间质液（ISF）。

据悉，这是首个针对人体的采用MHD进行ISF采样与血糖监测的研究。在该项研究中，研究人员对5名健康志愿者进行了10次糖耐量试验，发现MHD提取的ISF样品中葡萄糖（ISFG）浓度与毛细血管血糖（CBG）样品浓度之间存在显著相关性。

经校正和剔除时滞后，数据的平均绝对相对差（MARD）为12.9%，精度绝对相对差（PARD）为13.1%。基于这些结果，研究人员讨论了MHD在无针血糖监测中的潜在价值和局限性。

利用MHD对间质液（ISF）进行采样

研究人员开发了一个ISF采样装置，包括丙烯酸储液小室、电极和块状磁铁（图1a-1d）。此外，研究人员仿照健身手表的佩戴位置，将储液小室放置在下臂背侧最平的部位。

图1 实验装置和方案。

（a）志愿者下臂上丙烯酸储液小室的俯视图。（b）丙烯酸储液小室的侧视图。（c）志愿者的手臂被放置在两块由铝支架隔开的钕磁铁之间。（d）实验装置和磁流体动力学（MHD）提取的示意图。储液小室内的两个Ag/AgCl圆盘电极驱动电流（J）通过皮肤。施加与电流方向正交的磁场（B），产生指向皮肤表面的洛伦兹力（F）。

葡萄糖耐量试验中磁流体动力学（MHD）提取性能评估

研究人员对5名健康志愿者进行了10次葡萄糖耐量测试，并同时采集了CBG浓度和ISFG浓度数据（图2）。所得数据经校准后得出MARD为12.9%，PARD为13.1%。这些值在商业持续血糖监测装置典型报告值的范围（10%-15%）内。

图2 葡萄糖耐量试验

提取的ISF样品中葡萄糖（ISFG）浓度与血糖（CBG）浓度的相关性

一致性误差网格分析（CEG）中显示的是葡萄糖耐量试验的结果（图3）。总体来看，10个实验共产生了88个测量对。在这些测量对中，84%落在A区，16%落在B区。对应的MARD值为12.9%。研究人员发现MHD提取的葡萄糖浓度与血糖参考值之间存在相关性（R2=0.92）。

此外，MHD葡萄糖浓度和CBG参考值之间的关系表明，CBG和ISFG之间存在时间延迟。这种延迟也被其他研究人员观察到了，因此被认为是意料之中的。在该项研究中，研究人员在校准中考虑了这种延迟。

图3 提取的ISF中葡萄糖（ISFG）浓度与毛细血管血样葡萄糖（CBG）浓度的相关性。一致性误差网格分析（CEG）显示来自10个实验的88个测量对。这些数据是应用基础的最小二乘校正算法后得到的。各区域的百分比数据如下：区域A：84.0%；区域B：16.0%；区域C-区域E：0%。对应的MARD为12.9%。

磁流体动力学（MHD）提取对皮肤的影响

图4显示了MHD提取对皮肤的影响。结果表明，与对照组相比，提取对皮肤屏障功能无明显影响。研究人员观察到，包括对照组在内的每个小室的经皮水分散失（TEWL）都有所增加（图4b）。这意味着对照组小室TEWL的增加很有可能是皮肤闭塞造成的，闭塞后皮肤屏障的暂时性功能障碍可能是由于在没有蒸发的情况下角质层含水量增加，导致皮肤屏障的脂质多层结构被暂时破坏。

与这种破坏相关，研究人员观察到，提取实验后表皮和真皮含水量增加（图4c）。与对照组相比，MHD主动式传感器所处小室的TEWL增加幅度更大。因此可以假设，任何通过皮肤向其表面主动渗透液体的方式都可能导致皮肤内滞留液体的短暂增加。

图4 提取对皮肤的影响

此外，研究人员向受试者询问了在测试当天、第二天、测试后一周和测试后四周是否存在皮肤不良反应（例如，发红、皮疹、瘙痒）。在5名受试者中，有1人报告在实验当天出现红斑症状，且无其他症状出现。另一名受试者报告说，红斑在实验当天出现并持续到第二天，但更重要的是，在实验后一周或四周后，所有受试者都没有任何皮疹的症状。

总的来说，志愿者们认为这次经历是愉快的。他们报告说在实验开始时有轻微的刺痛感。这种感觉通常只在每次提取的前几秒钟出现。此外，在大多数情况下，这种感觉通常在实验的最初几个小时内消失。这些报告与皮肤特性和皮肤反应数据一致，表明提取本身不会对皮肤造成损伤。

综上所述，研究人员首次在人体中研究了MHD提取真皮ISF的安全性和有效性，从而实现无针血糖监测。研究结果表明，血液中的葡萄糖（CBG）浓度与MHD提取的ISF样品中的葡萄糖（ISFG）浓度高度相关。此外，没有观察到对皮肤产生长期影响的证据。研究结果表明，MHD作为一种无针血糖监测工具具有很高的潜在价值。此外，除了用于葡萄糖监测外，利用MHD对ISF进行采样还有可能用于监测ISF中存在的其他可分析物。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41598-022-21424-9

审核编辑：刘清