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Apr 06, 2023

바늘에 자기유체역학을 사용하는 건강한 인간 지원자를 대상으로 한 파일럿 연구

과학 보고서 12권,

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18318(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

당뇨병 관리에서 지속적인 혈당 모니터링(CGM)의 이점은 광범위하게 문서화되어 있습니다. 그러나 CGM 시스템의 광범위한 채택은 비용과 침해성으로 인해 제한됩니다. 이식이나 피하 주사바늘 사용이 필요한 현재 CGM 장치는 편리한 솔루션을 제공하지 못합니다. 우리는 자기유체역학(MHD)이 바늘을 사용하지 않고 포도당이 포함된 진피 간질액(ISF)을 추출하는 데 효과적이라는 것을 입증했습니다. 여기에서는 인간의 포도당 모니터링을 위해 MHD를 사용한 ISF 샘플링에 대한 첫 번째 연구를 제시합니다. 우리는 5명의 건강한 지원자를 대상으로 10번의 내당능 테스트를 실시했으며 MHD로 추출한 ISF 샘플의 포도당 농도와 모세혈관 혈당 샘플 사이의 유의한 상관관계를 얻었습니다. 교정 및 시간 지연 제거 시 데이터는 12.9%의 평균 절대 상대 차이(MARD)와 13.1%의 정밀 절대 상대 차이를 나타냅니다. 이러한 결과를 고려하여 우리는 무바늘 혈당 모니터링에서 MHD의 잠재적 가치와 한계에 대해 논의합니다.

혈당 모니터링은 세계에서 가장 빠르게 증가하는 질병인 당뇨병의 예방 및 관리에 근본적인 역할을 합니다1. 당뇨병을 앓고 있는 세계 인구의 거의 10%가 질병 관리를 위해 주기적인 혈당 모니터링에 의존하고 있습니다. 전통적인 모세혈관 혈당(CBG) 측정기는 환자가 채취한 모세혈관 혈액 샘플에서 포도당 농도를 측정합니다. 각 측정에는 혈액 샘플을 얻기 위해 란셋으로 손가락을 찔러야 하는 고통스럽고 불편한 절차가 필요합니다.

현재 추세는 연속 혈당 모니터링(CGM) 쪽으로 기울어져 있습니다. 간질액(ISF)을 기반으로 하는 새로운 장치에는 Abbot2의 Freestyle Libre, Dexcom3의 Dexcom G6(피하 바늘) 및 Senseonics4의 Eversense(피하 센서)가 포함됩니다. 이러한 장치는 당뇨병 환자의 삶의 질을 향상시키고5 환자가 질병을 더 잘 관리할 수 있도록 효과적으로 돕습니다. 예를 들어, CGM 장치를 사용하는 제1형 당뇨병 환자는 저혈당증에 걸릴 확률이 낮고6,7 목표 혈당 범위 내에서 더 오래 머물며8,9 HbA1c 수치가 감소합니다6,7,8,9. 제2형 당뇨병 환자에서도 비슷한 결과가 관찰되었습니다10,11. CGM용 장치는 혈당 추세 추적을 가능하게 하여 당뇨병 진단 사례를 넘어 관심을 불러일으켰습니다. 예를 들어, CGM은 당뇨병 전증 환자가 생활 방식 선택을 개선하도록 동기를 부여할 수 있습니다. 또한 영양 관리를 통해 운동선수의 회복 및 최고의 성과를 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다12,13.

전통적인 혈당 측정기는 모세혈관을 사용하지만 대부분의 상업용 CGM 장치는 최소 침습적 또는 비침습적 접근 방식을 사용하여 접근할 수 있는 ISF에서 혈당을 측정합니다. 포도당과 같은 많은 화합물은 ISF14,15를 통해 혈액에서 세포로 운반됩니다. ISF의 포도당 농도는 혈당 농도와 밀접한 상관관계가 있습니다16,17. 이러한 상관관계는 ISF를 포도당 모니터링에 매력적으로 만듭니다. 그러나 ISF를 비침습적으로 샘플링하는 것은 피부의 장벽 기능으로 인해 어렵습니다. 따라서 상업적 성공을 거둔 ISF 기반의 모든 접근법은 피부를 관통하여 진피의 ISF에 도달하는 바늘 또는 미세바늘을 기반으로 합니다.

활발하게 연구되고 있는 비침습적 CGM에 대한 다른 접근법으로는 역이온영동18,19,20 및 초음파21,22를 사용한 간질액 샘플링, 빛23 또는 전파24를 사용하여 피부를 통해 포도당을 검출하는 방법이 있습니다. 그러나 이러한 접근 방식은 실험실 환경에서 필요한 정확도와 정밀도를 제공하는 능력을 아직 입증하지 못했습니다.

간질액 내 CGM에 대한 침습적 방법과 비침습적 방법 모두 ISF와 혈액 내 포도당 농도 사이의 지연 시간이라는 공통적인 문제에 직면해 있습니다. ISF의 포도당 농도는 모세혈관에서 간질액으로의 포도당 확산 속도와 세포의 포도당 섭취 속도에 따라 달라집니다. 결과적으로, 대부분의 경우 ISF의 포도당 농도는 혈액 내 포도당 농도보다 뒤떨어집니다26,27,28. 이 지연의 크기는 시간에 따라 다르며26 개인의 신체 활동 및 혈당 농도에 따라 시간이 지남에 따라 달라집니다27.