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Apr 06, 2023

Studio pilota su volontari umani sani sull'uso della magnetoidrodinamica negli aghi

Scientific Reports volume 12,

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 18318 (2022) Citare questo articolo

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I benefici del monitoraggio continuo del glucosio (CGM) nella gestione del diabete sono ampiamente documentati. Tuttavia, l’adozione più ampia dei sistemi CGM è limitata dal loro costo e dalla loro invasività. Gli attuali dispositivi CGM, che richiedono l’impianto o l’uso di aghi ipodermici, non riescono a offrire una soluzione conveniente. Abbiamo dimostrato che la magnetoidrodinamica (MHD) è efficace nell'estrazione del fluido interstiziale dermico (ISF) contenente glucosio, senza l'uso di aghi. Qui presentiamo il primo studio sul campionamento dell’ISF con MHD per il monitoraggio del glucosio negli esseri umani. Abbiamo condotto 10 test di tolleranza al glucosio su 5 volontari sani e ottenuto una correlazione significativa tra la concentrazione di glucosio nei campioni ISF estratti con MHD e i campioni di glucosio nel sangue capillare. Dopo la calibrazione e la rimozione del ritardo, i dati indicano una differenza relativa assoluta media (MARD) del 12,9% e una differenza relativa assoluta di precisione del 13,1%. Alla luce di questi risultati, discutiamo il potenziale valore e i limiti dell’MHD nel monitoraggio del glucosio senza ago.

Il monitoraggio del glucosio ha un ruolo fondamentale nella prevenzione e nella gestione del diabete, la malattia in più rapida crescita nel mondo1. Quasi il 10% della popolazione mondiale che convive con il diabete si affida al monitoraggio periodico del glucosio per gestire la malattia. I tradizionali misuratori di glucosio nel sangue capillare (CBG) misurano la concentrazione di glucosio dai campioni di sangue capillare ottenuti dal paziente. Ogni misurazione richiede la puntura di un dito con una lancetta per ottenere un campione di sangue, una procedura dolorosa e scomoda.

Le tendenze attuali propendono per il monitoraggio continuo del glucosio (CGM). Nuovi dispositivi basati sul fluido interstiziale (ISF) includono Freestyle Libre di Abbot2, Dexcom G6 di Dexcom3 (ago sottocutaneo) ed Eversense di Senseonics4 (sensore sottocutaneo). Questi dispositivi migliorano la qualità della vita delle persone affette da diabete5 e, in modo efficace, aiutano i pazienti a gestire meglio la malattia. Ad esempio, le persone con diabete di tipo 1 che utilizzano dispositivi CGM sono meno inclini all'ipoglicemia6,7, rimangono più a lungo entro l'intervallo glicemico target8,9 e hanno livelli di HbA1c ridotti6,7,8,9. Risultati simili sono stati osservati in pazienti con diabete di tipo 210,11. I dispositivi per CGM consentono il monitoraggio della tendenza del glucosio, che ha suscitato interesse oltre i casi diagnosticati di diabete. Ad esempio, il CGM può motivare le persone con pre-diabete a migliorare le scelte del loro stile di vita. Può anche aiutare a ottimizzare il recupero e il massimo rendimento degli atleti attraverso la gestione della nutrizione12,13.

Mentre i tradizionali misuratori di glucosio utilizzano sangue capillare, la maggior parte dei dispositivi CGM commerciali misurano il glucosio dall’ISF, a cui è possibile accedere utilizzando approcci minimamente invasivi o non invasivi. Molti composti, come il glucosio, vengono trasportati dal sangue alle cellule tramite l'ISF14,15. La concentrazione di glucosio nell'ISF è fortemente correlata alla concentrazione di glucosio nel sangue16,17. Questa correlazione rende l’ISF interessante per il monitoraggio del glucosio. Tuttavia, il campionamento non invasivo dell’ISF è impegnativo a causa della funzione barriera della pelle. Pertanto, tutti gli approcci basati sull’ISF che hanno raggiunto il successo commerciale si basano su aghi o microaghi che penetrano nella pelle e raggiungono l’ISF nel derma.

Altri approcci per il CGM non invasivo oggetto di ricerca attiva includono il campionamento del liquido interstiziale con ionoforesi inversa18,19,20 e ultrasuoni21,22 e il rilevamento del glucosio attraverso la pelle utilizzando la luce23 o le onde radio24. Questi approcci, tuttavia, devono ancora dimostrare la loro capacità di fornire l’accuratezza e la precisione richieste fuori dalle impostazioni di laboratorio.

Sia i metodi invasivi che non invasivi per il CGM nel liquido interstiziale affrontano la sfida comune di un tempo di ritardo tra le concentrazioni di glucosio nell'ISF e nel sangue. La concentrazione di glucosio nell'ISF dipende dalla velocità di diffusione del glucosio dai capillari al liquido interstiziale e dalla velocità di assunzione di glucosio da parte delle cellule25. Di conseguenza, nella maggior parte dei casi, la concentrazione di glucosio nell'ISF è in ritardo rispetto alla concentrazione di glucosio nel sangue26,27,28. L'entità di questo ritardo varia nel tempo26 e all'interno di una persona nel tempo, a seconda dell'attività fisica e delle concentrazioni di glucosio nel sangue27.