Контактные линзы, оснащенные прозрачными датчиками, однажды смогут помогать людям с диабетом контролировать уровень сахара в крови - об этом идет речь в новом исследовании. Такие линзы, способные распознавать сахар, дадут людям возможность проверить его уровень без забора крови, по словам ученых, которые их разрабатывают.
Устройства для измерения уровня сахара
Как правило, люди с диабетом могут контролировать уровень сахара с помощью небольшого устройства. Для этого им приходится делать крошечный укол в кончик пальца. Сама процедура достаточно болезненная, а ведь стоит учитывать еще и то, что некоторые диабетики должны проводить ее несколько раз в день.
Биоинформационные контактные линзы
Предлагаемые контактные линзы позволят человеку постоянно проверять уровень сахара в крови в течение дня, так утверждает соавтор исследования Грегори Герман, инженер-химик в Университете штата Орегон. Такой непрерывный контроль поможет снизить риск развития диабета и связанных с ним проблем со здоровьем, предупреждая человека о серьезных изменениях в уровне сахара в то время, когда они происходят. Организм человека, который страдает от диабета, не может эффективно транспортировать сахар или глюкозу из крови в клетки. Слишком высокий уровень глюкозы в крови может привести к медицинским проблемам.
Недостатки современных устройств
Устройства, способные все время отслеживать уровень сахара в крови, доступны уже сейчас, но чтобы их использовать, необходимо поместить электроды под кожу. Эта процедура может быть очень болезненной, а также вызывать раздражение кожи или стать причиной инфекции. Кроме того, эти электроды необходимо заменять каждые несколько дней. Контактные линзы, обеспечивающие непрерывный и неинвазивный контроль уровня сахара в крови, устранят многие из этих проблем, как сказал Герман. А поскольку контактные линзы практически невидимы, люди могут использовать их без стеснений, добавил он.
От электроники до глаз
Для того чтобы сделать контактные линзы, которые могли бы делать измерения уровня сахара в крови, исследователи использовали технологию, которая первоначально была разработана для электронных гаджетов. В частности они работали с материалом под названием оксид индия, галлия и цинка (IGZO), чьи электронные свойства недавно способствовали повышению качества изображения смартфонов, планшетов и плоских дисплеев, а также экономить энергию и улучшать чувствительность сенсорного экрана.
«Если вы покупаете iPhone, компьютер Apple или телевизор с плоским экраном, то должны знать, что все они были созданы с помощью этого материала», - сказал Герман. Он представил свои выводы 4 апреля на национальном собрании Американского химического общества в Сан-Франциско.
В исследовании ученые создали контактные линзы, в которые встроены прозрачные листы транзисторов, изготовленные с IGZO. Для того чтобы проверить, могут ли линзы измерить уровень глюкозы, транзисторы покрыли специальным ферментом под названием глюкозооксидаза, который способен расщеплять сахар. Это означает, что, когда контактные линзы подвергались воздействию глюкозы, происходила химическая реакция, и фермент расщеплял сахар. Транзисторы улавливали эти реакции, которые указывали на присутствие глюкозы, через изменения в электрическом токе, который шел через линзу.
Исследователи говорят, что датчики могут обнаружить даже очень низкие концентрации глюкозы, к примеру, те, которые обычно встречаются в слезах.
В теории, более 2500 этих датчиков могут быть встроены в один квадратный миллиметр участка контактной линзы, как сказал Герман. Через Wi-Fi данные, собранные с помощью линзы, могут быть переданы по беспроводной сети на смартфоны и другие устройства.
Помимо сахара в крови
Измерение уровня сахара – это не единственная потенциальная польза от контактных линз, собирающих биоинформацию, как рассказал Герман. Линзы также могут быть использованы, чтобы помочь контролировать ряд других заболеваний, таких как рак, глаукома, СПИД, заболевания почек и печени, убеждены исследователи.
Например, датчики могут быть настроены на то, чтобы измерить химическое вещество под названием мочевая кислота, уровень которой повышен у людей с заболеванием почек или подагрой. Датчики, измеряющие лактат, помогут контролировать заболевание печени или сепсис, а датчики для нейромедиатора дофамина - глаукому.
«Они могут также обнаруживать молекулы, связанные с ВИЧ-инфекцией или раком, - сказал Герман. - Мы хотим увидеть, можно ли с помощью таких же датчиков диагностировать рак на самых ранних стадиях, прежде чем он прогрессирует в смертельное заболевание».
Герман предупредил, что линзы все еще находятся на очень ранних стадиях разработки. Скорее всего, должен пройти год или даже больше, прежде чем прототип биоинформационных контактных линз можно будет тестировать на животных. Об испытаниях на людях еще рано даже говорить.
