גלוקוז בדם נמדד בדרך כלל בשיטות פולשניות הכוללות דוקרנים מחטים קטנות לעור. אבל אנשים הסובלים מסוכרת צריכים לבדוק את רמות הגלוקוז שלהם פעמים רבות ביום. שימוש חוזר ונשנה זה במחטים אינו נוח ויכול להעלות את הסיכון לזיהומים פוטנציאליים.
מחקר חדש שנערך על ידי חוקרים במחלקת המכשור והפיזיקה היישומית (IAP), המכון ההודי למדע (IISC) מציע פיתרון אלטרנטיבי באמצעות טכניקה בשם Photoacoustic Sensing.
בטכניקה זו, כאשר קרן לייזר מאירה על רקמה ביולוגית, רכיבי הרקמות סופגים את האור והרקמה מתחממת מעט (פחות מ- 1 מעלות צלזיוס). זה גורם לרקמה להתרחב ולהתכווץ, ויוצר רעידות שניתן לאסוף אותו כגלי קול אולטרה סאונד על ידי גלאים רגישים. חומרים ומולקולות שונות בתוך הרקמה סופגות כמויות שונות של אור האירוע באורכי גל שונים, ויוצרים "טביעות אצבעות" אינדיבידואליות בגלי הקול הנפלטים. חשוב לציין כי נוהל זה אינו פוגע במדגם הרקמות הנחקר.
במחקר הנוכחי, הצוות ניצל גישה זו כדי למדוד את הריכוז של מולקולה יחידה, כלומר גלוקוז. הם השתמשו באור מקוטב – גל אור שמתנדנד רק לכיוון ספציפי. משקפי שמש, למשל, מפחיתים את הבוהק על ידי חסימת גלי אור המתנדנדים לכיוונים מסוימים.
גלוקוז היא מולקולה כיראלית, שמשמעותה שיש לה אסימטריה מבנית מובנית הגורמת לאור מקוטב לסובב את התנודה שלה כאשר הוא מתקשר עם המולקולה. באופן מפתיע, הצוות מצא כי עוצמת גלי הקול הנפלטים השתנתה כאשר השתנתה האוריינטציה של האור הקוטב המקיים אינטראקציה עם גלוקוז בתמיסה.
"איננו יודעים ממש מדוע האות האקוסטי משתנה כאשר אנו משנים את מצב הקיטוב. אך אנו יכולים ליצור קשר בין ריכוז הגלוקוז לעוצמת האות האקוסטי באורך גל מסוים", מסביר ג'יה פרקש, עוזר פרופסור ל- IAP ומחבר המחקר שפורסם ב- Jaya Prakash, עוזר פרופסור ל- IAP ומחבר המקביל של המחקר שפורסם ב התקדמות מדעית.
הגלוקוז מסובב את האור הקוטב והסיבוב עולה בריכוז, אשר בא לידי ביטוי בעוצמת האות האקוסטי. לפיכך, מדידת חוזק האות האקוסטי אפשרה לחוקרים לעבוד לאחור ולהעריך את ריכוז הגלוקוז.
החוקרים הצליחו להעריך את ריכוז הגלוקוז בתמיסות מים וסרום כמו גם פרוסות של רקמת בעלי חיים ברמת דיוק קלינית כמעט. הם גם הצליחו למדוד את ריכוז הגלוקוז בעומקים שונים ברקמה במדויק.
אם אנו יודעים את מהירות הצליל ברקמה זו, נוכל להשתמש בנתוני סדרות הזמן כדי למפות את האותות האקוסטיים שלנו לעומק מהם הם מגיעים. "
Swathi Padmanabhan, סטודנט לתואר שלישי וסופר הראשון של העיתון
מכיוון שגלי קול אינם מפזרים הרבה ברקמות, החוקרים הצליחו לקבל מדידות מדויקות בעומק רקמות שונות.
הצוות ערך גם מחקר פיילוט בו השתמשו בהגדרת החיישן כדי לעקוב אחר ריכוזי הגלוקוז בדם של משתתף בריא לפני ואחרי הארוחות במשך שלושה ימים.
"מציאת ההתקנה הנכונה לביצוע ניסוי זה הייתה מאתגרת מאוד. נכון לעכשיו, מקור הלייזר שאנו משתמשים בו צריך לייצר פולסים ננו -שניות קטנים מאוד, כך שהוא יקר ומגושם. אנחנו צריכים להפוך אותו לקומפקטי יותר כדי להשתמש בו לשימוש קליני. חברי למעבדה כבר התחילו לעבוד על זה", אומר פדמנבאן.
המחברים מאמינים כי באופן תיאורטי, טכניקה זו יכולה לעבוד עבור כל מולקולה כיראלית על ידי שינוי אורך הגל האור. במחקר הם גם הצליחו להעריך את ריכוז הנפרוקסן – תרופה נפוצה לכאב ודלקת קלה – בתמיסת אתנול. מכיוון שתרופות רבות הנפוצות הן כיראליות באופייה, טכניקה כזו יכולה להיות בעלות יישומים רחבים בתחום הבריאות והאבחון.
