Ο καθηγητής Βασίλης Ντζιαχρήστος δεν προσπαθεί να φτιάξει μια ακόμη καλύτερη συσκευή μέτρησης του σακχάρου στο αίμα με βελόνα. Προσπαθεί να καταργήσει τη βελόνα.
Αυτό μου λέει από το Μόναχο όπου βρίσκεται ο αναγνωρισμένος Έλληνας επικεφαλής του Κέντρου Εμβιομηχανικής και του Ινστιτούτου Βιολογικής και Ιατρικής Απεικόνισης στο Κέντρο Helmholtz του Μονάχου, κάτοχος της Έδρας Βιολογικής Απεικόνισης στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου και ιδρυτικό μέλος του Κέντρου Μεταφραστικής Έρευνας TranslaTUM, ο οποίος έχει αφιερώσει μεγάλο μέρος της καριέρας του «βλέποντας» μέσα στο σώμα με φως.
Σήμερα, η ομάδα του βρίσκεται πίσω από ένα από τα πιο φιλόδοξα εγχειρήματα στη διαχείριση του διαβήτη, την άμεση, μη επεμβατική μέτρηση της γλυκόζης στο ίδιο το αίμα μέσα από την επιδερμίδα.
Η ιδέα μοιάζει σχεδόν ποιητική: αντί για βελόνα, φως!
«Παρά την τεχνολογική πρόοδο, η καθημερινότητα για εκατομμύρια ανθρώπους με διαβήτη παραμένει η ίδια. Τουλάχιστον 2-3 φορές κάθε μέρα, κάνουν μια μικρή, σιωπηλή κίνηση, τρυπούν το δέρμα τους για να μάθουν τι συμβαίνει μέσα στο αίμα τους. Τα τελευταία χρόνια οι βελόνες έγιναν λεπτότερες και πιο μόνιμες μέσα στο δέρμα, οι αισθητήρες πιο «έξυπνοι» και οι οθόνες πιο φιλικές, αλλά έφεραν ένα βασικό παράδοξο. Η γλυκόζη δεν μετριέται εκεί όπου ρέει, αλλά λίγο πιο δίπλα, στο διάμεσο υγρό, έναν ενδιάμεσο χώρο όπου η πληροφορία φτάνει με καθυστέρηση, αλλοιώνεται και συχνά δεν συμβαδίζει πλήρως με τις πραγματικές μεταβολές του σακχάρου στο αίμα», σχολιάζει ο ίδιος στο Dnews, προσθέτοντας πως το τρύπημα του δέρματος για τη μέτρηση της γλυκόζης εξακολουθεί να συνοδεύεται από ερεθισμούς, δυσφορία και από τον διαρκή κίνδυνο μόλυνσης.
Για χρόνια, η ιδέα της μέτρησης του σακχάρου χωρίς βελόνες έμοιαζε περισσότερο με ευχή παρά με ρεαλιστικό στόχο. Να μπορείς να ακουμπήσεις απλώς μια συσκευή στο δέρμα και να πάρεις άμεσα, αξιόπιστα δεδομένα από το ίδιο το αίμα, χωρίς εμφυτεύματα και χωρίς αναμονή.
Τώρα αυτή η ευχή αρχίζει να αποκτά μορφή, όπως δείχνουν δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις στο Nature Metabolism, που φέρνουν στο προσκήνιο οπτικές τεχνολογίες μη επεμβατικής παρακολούθησης της γλυκόζης, με την υπογραφή του καθηγητή Ντζιαχρήστου.
Εν αρχή ην… η οπτοακουστική
Στις δημοσιεύσεις οι Βασίλης Ντζιαχρήστος και Andreas Birkenfeld χαρτογραφούν ακριβώς αυτή τη μετάβαση από τις έμμεσες μετρήσεις στις άμεσες χωρίς βελόνες. Στο επίκεντρο βρίσκεται η πειραματική ανάπτυξη ενός νέου αισθητήρα με την ονομασία DIROS (depth-gated mid-infrared optoacoustic sensor) που δεν προσπαθεί απλώς να «διαβάσει» τη γλυκόζη στο δέρμα, αλλά να τη δει κατευθείαν στο αίμα μέσα από την επιδερμίδα χρησιμοποιώντας φως και όχι βελόνες.
«Το φως καθώς περνά από τα στρώματα της επιδερμίδας ανακατεύει σήματα από διαφορετικά βάθη, με αποτέλεσμα οι μετρήσεις που λαμβάνονται να δίνουν περισσότερο ένα ‘θολό’ μέσο όρο παρά μια ακριβή αντανάκλαση της πραγματικότητας. Η προσέγγιση του αισθητήρα DIROS βασίζεται σε μια διαφορετική φιλοσοφία. Αν δεν μπορείς να αποφύγεις τη σύνθετη διαδρομή του φωτός μέσα στο δέρμα, τότε πρέπει να ελέγξεις ακριβώς από ποιο σημείο έρχεται η κάθε πληροφορία», λέει ο καθηγητής.
Η τεχνολογία αξιοποιεί την οπτοακουστική αρχή που έχει αναπτύξει ο κ. Ντζιαχρήστος. Παλμοί μεσαίου υπέρυθρου φωτός κατευθύνονται προς το δέρμα, απορροφώνται από τα μόρια των ιστών και προκαλούν ανεπαίσθητες θερμικές διαστολές. Αυτές οι μικροσκοπικές μεταβολές μετατρέπονται σε ηχητικά κύματα, τα οποία καταγράφονται από ανιχνευτές υπερήχων. Εκεί όπου το φως χάνεται λόγω σκέδασης μέσα στον ιστό, ο ήχος συνεχίζει να ταξιδεύει μέσα στο δέρμα μεταφέροντας μαζί του πληροφορία από βαθύτερα στρώματα.
«Το κρίσιμο στοιχείο εδώ είναι ο χρόνος. Μέσω μιας τεχνικής χρονικής πύλης, το σύστημα επιλέγει να «ακούει» μόνο τα ηχητικά σήματα που φτάνουν σε συγκεκριμένο χρονικό παράθυρο, άρα και από συγκεκριμένο βάθος.
Έτσι, ο αισθητήρας DIROS μπορεί να εστιάσει σε περιοχές περίπου 40-80 μικρόμετρα κάτω από την επιδερμίδα, εκεί όπου τα τριχοειδή αγγεία είναι πυκνά και γεμάτα αίμα. Το καινοτόμο της μεθόδου είναι ότι για πρώτη φορά η μέτρηση της γλυκόζης δεν γίνεται απλώς στο δέρμα, αλλά σε συγκεκριμένα στρώματα του δέρματος με μεγάλη πυκνότητα σε αίμα. Δηλαδή, ο DIROS είναι ο πρώτος αισθητήρας παγκοσμίως που μετρά την γλυκόζη στο αίμα με μη επεμβατικό τρόπο, δηλαδή χωρίς βελόνες», σημειώνει ο Έλληνας επιστήμονας.
Εντυπωσιακά αποτελέσματα σε πειραματόζωα
Τα αποτελέσματα των πειραμάτων σε ζώα ήταν εντυπωσιακά. Όταν οι μετρήσεις προέρχονταν από αγγειοβριθείς περιοχές, οι καμπύλες της γλυκόζης ακολουθούσαν πολύ πιο πιστά τις πραγματικές μεταβολές του σακχάρου στο αίμα σε σύγκριση με επιφανειακές ή με «μαζικές» μετρήσεις. Αυτές οι μετρήσεις έδειξαν ότι η άμεση, μη επεμβατική μέτρηση αίματος δεν είναι απλώς εφικτή, αλλά δυνητικά ανώτερη από τις έμμεσες μεθόδους που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Ωστόσο, παρά τα εντυπωσιακά ευρήματα, η τεχνολογία δεν είναι ακόμη έτοιμη για κλινική εφαρμογή στον άνθρωπο. Η μεταφορά αυτών των μετρήσεων στον άνθρωπο είναι αργή, κυρίως λόγω των αυστηρών και μακροσκελών κανονισμών της Ευρωπαϊκής Ένωσης, οι οποίοι, όπως σημειώνουν οι συγγραφείς, αποτελούν τροχοπέδη για την έρευνα.
Παρόλα αυτά, το πάχος της επιδερμίδας στα ποντίκια είναι παρόμοιο με εκείνο του ανθρώπου, περίπου 20 έως 80 μικρόμετρα, και ο αισθητήρας DIROS μπορεί να φτάσει σε βάθος έως και 150 μικρόμετρα, γεγονός που καθιστά τη μέθοδο ρεαλιστικά εφαρμόσιμη και στον άνθρωπο μόλις ξεπεραστούν τα ρυθμιστικά εμπόδια.
Για την ανάπτυξη ενός αισθητήρα για εφαρμογή στον άνθρωπο, η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Ντζιαχρήστου έχει εξασφαλίσει χρηματοδότηση από την Ευρωπαϊκή Ένωση ύψους 2.34 εκατομμυρίων ευρώ με το πρόγραμμα GLUMON.
Παράγοντες όπως ο ιδρώτας, η υγρασία και η θερμοκρασία του δέρματος παραμένουν υπό μελέτη, καθώς μπορεί να επηρεάζουν την ακρίβεια των μετρήσεων. Πιθανές μελλοντικές περιοχές εφαρμογής του αισθητήρα είναι πιο ξηρά σημεία του σώματος, όπως τα χείλη, ο λοβός του αυτιού ή η περιοχή γύρω από τα νύχια.
Ίσως η πιο ενδιαφέρουσα προοπτική εδώ είναι ότι η γλυκόζη μπορεί να είναι μόνο η αρχή. Αν η τεχνολογία μπορεί να ανιχνεύει με τη χρήση φωτός μόρια στο αίμα, τότε ανοίγει ο δρόμος για την παρακολούθηση και άλλων μεταβολιτών, όπως το γαλακτικό ή τα λιπίδια.
«Ένα σύστημα συνεχούς μεταβολικού ελέγχου, χωρίς βελόνες, που στοχεύει στο ίδιο το αίμα χωρίς να το αγγίζει θα μπορούσε να αλλάξει όχι μόνο τη διαχείριση του διαβήτη, αλλά συνολικά τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε την προληπτική ιατρική», καταλήγει ο καθηγητής Ντζιαχρήστος.
