Crédito: Jeon Woong Kang
Pacientes com diabetes precisam testar seus níveis de açúcar no sangue várias vezes ao dia para garantir que não estejam ficando muito altos ou muito baixos. Estudos demonstraram que mais da metade dos pacientes não realiza testes com frequência suficiente, em parte por causa da dor e inconveniência da picada da agulha.
Uma alternativa possível é a espectroscopia Raman, uma técnica não invasiva que revela a composição química do tecido, como a pele, ao brilhar luz infravermelha próxima. Os cientistas do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) deram um passo importante no sentido de tornar essa técnica prática para o uso do paciente: mostraram que podem usá-la para medir diretamente as concentrações de glicose na pele. Até agora, os níveis de glicose tinham que ser calculados indiretamente, com base em uma comparação entre os sinais Raman e uma medição de referência dos níveis de glicose no sangue.
Embora seja necessário mais trabalho para desenvolver a tecnologia em um dispositivo fácil de usar, esse avanço mostra que um sensor baseado em Raman para monitoramento contínuo da glicose pode ser viável, diz Peter So, professor de engenharia biológica e mecânica do MIT.
“Hoje, o diabetes é uma epidemia global”, diz So, que é um dos principais autores do estudo e diretor do Centro de Pesquisa Biomédica a Laser do MIT. “Se houvesse um bom método para o monitoramento contínuo da glicose, poderia-se pensar em desenvolver um melhor gerenciamento da doença”.
Sung Hyun Nam, do Instituto Avançado de Tecnologia da Samsung, em Seul, também é autor sênior do estudo, que aparece hoje no Science Advances. Jeon Woong Kang, cientista de pesquisa do MIT, e Yun Sang Park, membro da equipe de pesquisa do Instituto Avançado de Tecnologia da Samsung, são os principais autores do artigo.
Vendo através da pele
A espectroscopia Raman pode ser usada para identificar a composição química do tecido, analisando como a luz infravermelha é dispersa ou desviada, pois encontra diferentes tipos de moléculas.
O Centro de Pesquisa Biomédica a Laser do MIT trabalha com sensores de glicose baseados em espectroscopia Raman há mais de 20 anos. O feixe de laser de infravermelho próximo usado para a espectroscopia Raman pode penetrar apenas alguns milímetros no tecido, portanto, um avanço importante foi conceber uma maneira de correlacionar as medições de glicose do fluido que banha as células da pele, conhecido como fluido intersticial, aos níveis de glicose no sangue.
No entanto, outro obstáculo importante permaneceu: o sinal produzido pela glicose tende a ser abafado pelos muitos outros componentes teciduais encontrados na pele.
“Quando você está medindo o sinal do tecido, a maioria dos sinais fortes vem de componentes sólidos, como proteínas, lipídios e colágeno. A glicose é uma quantidade minúscula do sinal total. Por causa disso, até agora não conseguia ver o sinal de glicose do sinal medido”, diz Kang.
Para contornar isso, a equipe do MIT desenvolveu maneiras de calcular os níveis de glicose indiretamente, comparando dados Raman de amostras de pele com concentrações de glicose em amostras de sangue colhidas ao mesmo tempo. No entanto, essa abordagem requer calibração frequente, e as previsões podem ser desencadeadas pelo movimento do sujeito ou alterações nas condições ambientais.
Para o novo estudo, os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem que permite ver diretamente o sinal de glicose. O novo aspecto de sua técnica é que eles brilham luz infravermelha na pele em um ângulo de cerca de 60 graus, mas coletam o sinal Raman resultante de uma fibra perpendicular à pele. Isso resulta em um sinal geral mais forte porque o sinal Raman de glicose pode ser coletado enquanto o sinal refletido indesejado da superfície da pele é filtrado.
Os pesquisadores testaram o sistema em porcos e descobriram que, após 10 a 15 minutos de calibração, eles podiam obter leituras precisas de glicose por até uma hora. Eles verificaram as leituras comparando-as às medições de glicose tiradas de amostras de sangue.
“Esta é a primeira vez que observamos diretamente o sinal de glicose do tecido de maneira transdérmica, sem passar por muitos cálculos avançados e extração de sinal”, afirma.
Monitoramento contínuo
É necessário um maior desenvolvimento da tecnologia antes que o sistema baseado em Raman possa ser usado para monitorar pessoas com diabetes, dizem os pesquisadores. Agora, eles planejam reduzir o dispositivo, que é do tamanho de uma impressora de mesa, para poder ser portátil, na esperança de testar esse dispositivo em pacientes diabéticos.
“Você pode ter um dispositivo em casa ou um dispositivo em seu escritório em que possa colocar o dedo de vez em quando, ou pode ter uma sonda que apega à pele“, diz. “É nisso que estamos pensando no curto prazo.”
A longo prazo, eles esperam criar um monitor vestível que possa oferecer medições contínuas de glicose.
Referência:
- Jeon Woong Kang et al. Observação direta da impressão digital da glicose usando espectroscopia Raman in vivo, Science Advances (2020). DOI: 10.1126 / sciadv.aay5206