告別指尖采血！MIT研發無創血糖儀，已進入臨床試驗

對于全球超過 5 億糖尿病患者來說，每天用針扎破皮膚測血糖，仍然是監測病情的主流方式。幾十年來，市場上不斷有人宣稱無創測血糖時代就要來了，但真正可行的技術始終沒有出現。

近日，麻省理工學院（MIT）研發了一種無創血糖監測新方法，有望讓糖尿病患者擺脫每天多次指尖采血的痛苦。

研究團隊利用拉曼光譜技術（Raman spectroscopy）——一種通過近紅外光或可見光照射組織、從散射光中解析其化學成分的技術——開發出了一款鞋盒大小、無需任何針頭的血糖測量設備。

在對一名健康志愿者的測試中，該裝置給出的血糖讀數與目前商業化的連續血糖監測儀（CGM）相當，而后者需要在皮下植入傳感線。雖然研究中展示的設備暫時仍過于龐大，不適合作為可穿戴傳感器使用，但團隊已經研發出可穿戴版本，目前正在進行小規模臨床測試。

“長期以來，指尖采血一直是測量血糖的標準方法，但沒有人愿意每天、甚至每天多次扎手指。許多糖尿病患者因此檢測不足，可能引發嚴重并發癥。” 論文資深作者、MIT 研究科學家 Jeon Woong Kang 表示，“如果我們能夠實現高精度的無創血糖監測，幾乎所有糖尿病患者都會從中受益。”

論文第一作者為 MIT 博士后 Arianna Bresci。其他作者包括 MIT 激光生物醫學研究中心（LBRC）主任、MIT 生物工程及機械工程教授 Peter So，以及韓國生物科技公司 Apollon Inc. 的 Youngkyu Kim 和 Miyeon Jue。論文發表于 Analytical Chemistry。

無創血糖監測的突破
目前，大多數糖尿病患者通過采血并使用血糖儀監測血糖；也有部分人使用可穿戴式連續血糖監測儀，但這類傳感器需插入皮下，不僅可能引起皮膚刺激，還需每 10 到 15 天更換一次。

為了開發讓患者更舒適的可穿戴血糖監測技術，MIT 激光生物醫學研究中心多年來一直探索基于拉曼光譜的無創傳感器。

2010 年，該中心研究人員曾展示，借由比較皮膚細胞間液的拉曼信號與血糖參考值，可以間接估算血糖濃度，但這種方法難以轉化為實用設備。

最近，團隊實現了關鍵性突破：他們找到了直接從皮膚檢測葡萄糖拉曼信號的方法。通常情況下，葡萄糖信號在組織中所有分子的復雜信號中極其微弱，難以辨識。但 MIT 研究人員通過以特殊角度照射近紅外光并從不同角度采集散射光，過濾掉了大量干擾信號，使葡萄糖信號脫穎而出。

最初實驗設備約為臺式打印機大小。研究人員隨后持續縮小設備尺寸。

在最新研究中，他們通過分析拉曼光譜中的三個特定波段（對應葡萄糖特征與背景信號），成功進一步減小設備體積。

典型拉曼光譜包含約 1,000 個波段，但團隊證明：只需測量其中 3 個關鍵波段，就能準確推算血糖濃度。這使得設備的硬件顯著簡化，由此實現了如今鞋盒大小的成本更低的小型化儀器。

“通過不再采集整個光譜（其中大部分信息是冗余的），我們將分析范圍縮小到大約一千個波段中的三個。” Bresci 解釋說，“這讓我們可以替換傳統拉曼設備中體積大又昂貴的組件，在節省空間、時間和成本的同時保持準確性。”

朝可穿戴傳感器邁進

在 MIT 臨床轉化研究中心（CCTR）的一項臨床研究中，研究團隊使用新設備在四小時內持續測量一名健康志愿者的血糖。當受試者將手臂放在裝置上時，近紅外光通過小型玻璃窗口照射皮膚并完成測量。

每次測量僅需 30 余秒，并每 5 分鐘記錄一次。

研究期間，受試者兩次飲用 75 克葡萄糖飲料，使研究人員得以觀察血糖的劇烈變化。結果顯示，該拉曼設備的測量精度與受試者佩戴的兩款商業化侵入式連續血糖監測儀相近。

在完成上述研究后，研究人員開發了更小的新原型，體積接近一部手機，目前正在 MIT CCTR 對健康人群及前期糖尿病患者進行可穿戴測試。

明年，他們將與當地醫院合作開展更大規模的臨床研究，納入糖尿病患者。同時，團隊還在研發手表大小的版本，并積極探索在不同膚色人群中的測量精度優化方法。