經(jīng)皮非侵入性血糖檢測(cè)中葡萄糖拉曼峰直接觀測(cè)

關(guān)鍵詞：糖尿病，非侵入性血糖，拉曼光譜，經(jīng)皮檢測(cè)，光學(xué)相干層析成像（OCT）

糖尿病作為一種慢性代謝性疾病，其發(fā)病率大范圍內(nèi)持續(xù)上升，給患者的生活質(zhì)量和社會(huì)醫(yī)療資源帶來(lái)了巨大負(fù)擔(dān)。血糖監(jiān)測(cè)是預(yù)防和控制糖尿病及其并發(fā)癥的關(guān)鍵手段，目前的檢測(cè)方法如家用指尖血血糖儀和動(dòng)態(tài)血糖儀等在使用中存在疼痛問(wèn)題和諸多不便，而非侵入性血糖檢測(cè)技術(shù)能夠有效解決這些問(wèn)題，對(duì)糖尿病的預(yù)防和治療具有重要意義。

在非侵入性血糖檢測(cè)技術(shù)中，拉曼光譜作為一種潛力巨大的檢測(cè)手段，近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注。基于近年來(lái)拉曼光譜在非侵入性血糖檢測(cè)方面的研究進(jìn)展，北京鑒知技術(shù)有限公司開展了初步實(shí)驗(yàn)研究探討非侵入性血糖檢測(cè)的可行性，并取得了突破性進(jìn)展。

高效空間拉曼光譜系統(tǒng)：突破皮膚熒光干擾

鑒知技術(shù)的王成銘博士團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并搭建了一套基于鑒知技術(shù)透射光譜儀的高通量拉曼光譜系統(tǒng)用來(lái)解決皮膚高熒光干擾的問(wèn)題。該套高效拉曼光譜系統(tǒng)成功的被用于組織液模擬物——牛血清溶液的葡萄糖定量檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同葡萄糖濃度的牛血清拉曼光譜中可直接觀察到1060 cm-1和1125 cm-1處存在明顯的葡萄糖拉曼特征峰，并且峰強(qiáng)與葡萄糖濃度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系（R2 = 0.998），驗(yàn)證了該系統(tǒng)具備組織液中葡萄糖濃度定量的能力。

圖1： A)組織液模擬物（牛血清）中不同濃度葡萄糖拉曼光譜差譜；B) 組織液模擬物（牛血清）中葡萄糖濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線

OCT技術(shù)：精準(zhǔn)定位經(jīng)皮測(cè)量部位

為進(jìn)一步研究拉曼光譜經(jīng)皮非侵入性血糖檢測(cè)的可行性，使用光學(xué)相干層析成像（OCT）對(duì)活體皮膚的結(jié)構(gòu)和毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)分布進(jìn)行高分辨成像，分析得出匹配的經(jīng)皮測(cè)量部位。通過(guò)對(duì)比存在顯著血糖濃度差的手掌部位皮膚拉曼光譜，發(fā)現(xiàn)在血糖濃度差異顯著的情況下可以直接檢測(cè)到1125 cm-1處的葡萄糖特征峰，與牛血清實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類似。該結(jié)果為拉曼光譜經(jīng)皮非侵入性血糖檢測(cè)的可行性提供了直接證據(jù)。

圖2： A) OCT手掌皮膚真皮淺層毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)分布；B)手掌部經(jīng)皮拉曼光譜直接觀測(cè)到葡萄糖特征峰信號(hào)。

透射光譜儀：關(guān)鍵設(shè)備助力拉曼光譜

透射光譜儀作為該拉曼光譜系統(tǒng)的重要組成部分，在非侵入性血糖檢測(cè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。光譜儀將收集到的樣品拉曼散射信號(hào)按照波長(zhǎng)進(jìn)行分離，分離后的光信號(hào)被投射到檢測(cè)器上，檢測(cè)器將這些光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通過(guò)分析這些電信號(hào)，可以獲得關(guān)于光譜的詳細(xì)信息，如峰值位置、強(qiáng)度等，這些信息可以用來(lái)推斷樣品的分子結(jié)構(gòu)和成分。因此透射光譜儀的性能直接影響到拉曼光譜的質(zhì)量，進(jìn)而影響到血糖濃度的檢測(cè)精度。鑒知技術(shù)高通量透射型光纖光譜儀，采用VPH體相位全息光柵，其衍射效率接近90%，搭配成像性能好的光路設(shè)計(jì)，靈敏度可以達(dá)到反射式光譜儀的5倍，并且可以實(shí)現(xiàn)高于傳統(tǒng)光譜儀2倍的極限分辨率。同時(shí)，配備科研級(jí)的深度制冷面陣CCD相機(jī)，有非常高的量子效率和信噪比。其高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)為葡萄糖拉曼特征峰的觀測(cè)和定量分析提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

北京鑒知技術(shù)有限公司的這一研究成果，不僅為非侵入性血糖檢測(cè)技術(shù)提供了新的解決方案，也為糖尿病患者的日常監(jiān)測(cè)和管理帶來(lái)了極大的便利。隨著技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，相信未來(lái)非侵入性血糖檢測(cè)技術(shù)將在臨床應(yīng)用中發(fā)揮更加重要的作用。

北京鑒知技術(shù)有限公司（江蘇鑒知技術(shù)有限公司）是一家以光譜檢測(cè)技術(shù)為核心的專業(yè)公司，技術(shù)源自清華大學(xué)，可為客戶提供全面、可靠的光譜分析解決方案。目前已有近紅外光譜儀、微型光纖光譜儀、透射光譜儀、高靈敏度光纖光譜儀、OCT光譜儀等成熟產(chǎn)品。