Urządzenie wrocławskiego start-upu uprości życie chorym na cukrzycę

Cukrzyca to choroba metaboliczna, która charakteryzuje się podwyższonym poziomem glukozy we krwi wynikającym z defektu produkcji lub działania insuliny wydzielanej przez komórki beta trzustki. Nieleczona prowadzi do wielu groźnych powikłań, uszkodzenia narządów lub nawet do śmierci. – Według oficjalnych informacji na świecie na cukrzycę cierpi ok. 10 proc. populacji, ale objawy choroby występują nawet u co trzeciej osoby. U wielu choroba jest jeszcze niezdiagnozowana, bowiem przez pierwsze kilka lat może się ona rozwijać bezobjawowo – wyjaśnia Maciej Wysocki, absolwent Politechniki Wrocławskiej i współzałożyciel start-upu GlucoActive. Chorzy na cukrzycę sami mogą kontrolować stężenie glukozy we krwi m.in. za pomocą glukometru wymagającego jednak pobrania krwi (np. z opuszka palca) czy specjalnego sensora z mikroigłą umieszczonego w tkance podskórnej poprzez wkłucie (FreeStyle Libre). – Dla wielu osób wykonanie niezbędnego nakłucia w miejscu publicznym jest jednak krępujące, a korzystanie z libry kosztowne. Zauważyliśmy także, że problemem jest wymienianie lancetu w nakłuwaczach. Trzeba to robić często, a czasem nie ma na to czasu ani warunków i używanie jednej igły przez dłuższy czas może prowadzić do różnego rodzaju infekcji – dodaje Jakub Niemczuk, absolwent Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki PWr, dyrektor techniczny w GlucoActive. Badanie bez kłucia Dlatego głównym celem działającego we Wrocławiu start-upu jest opracowanie rozwiązania, które pozwoli na zbadanie poziomu glukozy we krwi bez konieczności nakłuwania skóry. Projektowane urządzenie w kształcie zegarka ma być komfortowe, łatwe w obsłudze, a pomiar prowadzony będzie z wykorzystaniem metod optycznych i spektrofotometrycznych. Jak przyznaje Maciej Wysocki, pomysł na stworzenie bezinwazyjnej metody badania stężenia glukozy nie jest nowy, bowiem w ostatnich latach nad takimi projektami pracowały nie tylko firmy prywatne takie jak Apple czy Google, lecz też korporacje farmaceutyczne i konsorcja naukowe. Jednak proponowane dotychczas rozwiązania np. tatuaże, implanty czy specjalne soczewki okazywały się niezwykle trudne lub kosztowne we wdrożeniu i w efekcie badania zarzucono. Metoda opracowana przez naszych absolwentów zakłada natomiast kilkukrotne oświetlenie skóry światłem o określonej długości fali, a następnie przeanalizowanie otrzymanych wyników. – Badamy m.in. jak bardzo światło zostało rozproszone, pochłonięte przez skórę i jak zmieniło się spektralnie. Może się to wydawać proste, ale cały sekret tkwi w analizie matematycznej tych pomiarów. Największym problemem był dla nas fakt, że człowiek, mówiąc kolokwialnie, jest „mieszanką” wielu związków, które mocno rozpraszają światło i dają wiele różnych sygnałów. Musieliśmy stworzyć takie rozwiązania, żeby wyciągnąć z pozyskanych danych tylko informacje dotyczące glukozy – wyjaśnia Jakub Niemczuk. Badacze spędzili ponad rok nad analizą próbek krwi oraz skóry, sprawdzając, jak rozpraszane jest światło, i jak można na tej podstawie analizować pozyskane widma. Ostatecznie udało im się opracować szereg metod matematycznych i algorytmów, które są w stanie przetworzyć otrzymane dane i określić stężenie glukozy we krwi.

Jeszcze przed końcem tego roku twórcy start-upu chcą przeprowadzić oficjalne eksperymenty medyczne, które mają potwierdzić wyniki prowadzonych przez nich badań. Urządzenie ma trafić na rynek jako gadżet sportowy w połowie 2020 roku, a jego koszt wyniesie ok. 2 tys. zł. Następnie twórcy będą się także starali o uzyskanie certyfikacji medycznej.

Pierwsze badania prowadzone były m.in. w laboratoriach Politechniki Wrocławskiej z użyciem profesjonalnych i dużych spektrometrów, a instalacje optyczne wykorzystywane w start-upie także zajmują sporo miejsca. Konieczna była więc ich miniaturyzacja, co jeszcze kilka lat temu wydawało się niemożliwe. – Teraz niewielkie spektrometry są dostępne na rynku i wykorzystuje je np. policja do wykrywania narkotyków i materiałów wybuchowych. Nasze urządzenie musi być jednak jeszcze mniejsze, a dodatkowo dużo dokładniejsze. Badając próbki krwi i skóry, osiągaliśmy dokładność na poziomie stosowanych powszechnie glukometrów paskowych z granicą błędu plus/minus 15 proc. Cały czas staramy się, żeby wyniki były bardziej precyzyjne. Należy również podkreślić, że oświetlanie jest całkowicie bezpieczne, w żaden sposób nie wpływa na skórę i tkanki – podkreśla Maciej Wysocki. Glukoza, cholesterol, hemoglobina Zegarek ma pokazywać jedynie stężenie glukozy, ale docelowo urządzenie ma działać na zasadzie tradycyjnego smartwatcha z dedykowaną aplikacją. Możliwe będzie także zaprogramowanie zegarka na automatyczne mierzenie poziomu glukozy w określonych odstępach czasu. Nie jest też wykluczone, że w przyszłości zostaną wprowadzone opcje sprawdzenia poziomu cholesterolu, hemoglobiny czy nawodnienia organizmu. Z zegarka korzystać będą mogli nie tylko diabetycy, lecz także osoby będące na diecie, sportowcy, czy nurkowie. Oprócz zegarków konstruktorzy pracują także nad większym, stacjonarnym urządzeniem do pomiaru glukozy, które w przyszłości mogłoby trafić m.in. do aptek. Obecnie nad projektem pracuje jedenaście osób – absolwenci, doktoranci i studenci Politechniki Wrocławskiej oraz naukowiec z Polskiej Akademii Nauk. Prace prowadzone są m.in. w ramach grantu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju „BRIdge Alfa”. Źródło: Politechnika Wrocławska, fot. © GlucoActive