MIT突破性无创血糖监测技术：近红外光或终结糖尿病指尖采血时代

糖尿病是全球范围内影响数亿人的慢性疾病，患者需要频繁监测血糖水平以管理病情。传统的监测方法通常需要通过指尖采血或皮下植入传感器，给患者带来不便和痛苦。麻省理工学院(MIT)的工程师们近日展示了一项突破性技术，通过向皮肤照射近红外光，能够准确测量血糖水平，为糖尿病患者带来了无创监测的新希望。

无创血糖监测的革命性突破

MIT研究团队开发的这项技术基于拉曼光谱学原理，通过分析近红外光与皮肤组织相互作用后的散射信号，直接测量血液中的葡萄糖浓度。这种方法无需刺破皮肤或植入任何设备，仅需将设备对准皮肤表面即可完成测量。

"长期以来，指尖采血一直是测量血糖的标准方法，但没有人愿意每天多次刺破手指。自然地，许多糖尿病患者血糖监测不足，这可能导致严重的并发症，"该研究的高级作者、MIT研究科学家Jeon Woong Kang表示。"如果我们能够制造出高精度的无创血糖监测仪，那么几乎每个糖尿病患者都将受益于这项新技术。"

拉曼光谱学是一种通过分析近红外光或可见光照射在物质上时如何散射或偏转，来揭示组织或细胞化学成分的技术。MIT团队利用这一原理，开发出一种能够从皮肤直接测量葡萄糖拉曼信号的方法。

通常情况下，葡萄糖信号太小，无法从组织中其他分子产生的所有信号中分离出来。MIT团队发现，通过以不同于收集拉曼信号的角度向皮肤照射近红外光，可以过滤掉大部分不需要的信号，从而突出葡萄糖信号。

在早期研究中，LBRC的研究人员曾展示过如何通过比较浸润皮肤细胞的间质液的拉曼信号和血糖水平的参考测量来间接计算葡萄糖水平。虽然这种方法产生了可靠的测量结果，但不太适合转化为实用的血糖监测设备。

研究团队最初获取这些测量数据时使用的设备大约有桌面打印机大小。此后，他们一直致力于进一步缩小设备的体积。在最新的研究中，他们通过分析拉曼光谱中仅三个波段——对应特定分子特征的光谱区域——成功创建了更小的设备。

典型的拉曼光谱可能包含约1000个波段。然而，MIT团队发现，他们可以通过测量仅三个波段——一个来自葡萄糖加上两个背景测量——来确定血糖水平。这种方法使研究人员能够减少所需设备的数量和成本，使他们能够使用一种经济高效的鞋盒大小设备进行测量。

"通过不获取包含大量冗余信息的整个光谱，我们从约1000个波段中精选出三个波段，"该研究的主要作者、MIT博士后Arianna Bresci表示。"通过这种方法，我们可以改变拉曼设备中常用的组件，节省空间、时间和成本。"

在MIT临床转化研究中心(CCTR)进行的一项临床研究中，研究人员使用新设备在四小时内对一名健康志愿者的手臂进行测量。当受试者将手臂放在设备上时，一束近红外光通过小玻璃窗口照射到皮肤上进行测量。

每次测量需要30多秒，研究人员每五分钟获取一次新读数。在研究期间，受试者摄入了两份75克葡萄糖饮料，使研究人员能够监测血糖浓度的显著变化。他们发现，基于拉曼的设备显示的准确性与受试者佩戴的两个市售侵入式血糖监测相当。

完成这项研究后，研究人员已经开发出一个更小的原型，大约有手机大小，目前正在MIT CCTR作为可穿戴监测设备在健康和糖尿病前期的志愿者中进行测试。他们计划明年与当地医院合作开展一项更大的研究，将包括糖尿病患者。

研究人员还在致力于使设备进一步缩小，大约有手表大小。此外，他们正在探索确保设备能够从不同肤色的人身上获得准确读数的方法。

这项无创血糖监测技术具有多重优势：首先，它消除了传统监测方法带来的疼痛和不适，提高了患者的依从性；其次，它不需要频繁更换传感器，降低了长期使用成本；第三，它有望提供连续、实时的血糖监测，帮助患者更好地控制血糖水平。

对于糖尿病患者来说，这项技术的意义尤为重大。许多患者由于害怕疼痛或不便，未能按照医嘱进行足够的血糖监测，这可能导致严重的健康并发症。无创监测技术的出现将大大提高监测的便利性，鼓励患者更频繁地进行血糖检查。

尽管这项技术取得了显著进展，但仍面临一些挑战。首先，设备的小型化仍需进一步推进，使其真正成为可穿戴设备；其次，需要验证该技术在不同人群中的适用性，特别是不同肤色和体型的患者；最后，还需要进行更大规模、更长期的临床试验，以确认其长期准确性和可靠性。

研究团队已经意识到这些挑战，并正在积极应对。他们计划在未来的研究中进一步优化算法，提高测量精度，并探索与其他医疗技术的整合可能性。

无创血糖监测技术市场潜力巨大。根据市场研究数据，全球血糖监测设备市场规模预计将在未来几年内达到数百亿美元。传统血糖监测设备市场已经相当成熟，但无创技术有望开辟新的增长点。

MIT的这项技术具有明显的竞争优势：它基于成熟的光谱学原理，测量准确度高，设备成本相对较低，且易于小型化。这些特点使其在商业化方面具有很大潜力。研究团队已经与韩国生物技术公司Apollon Inc.合作，进一步开发这项技术。

MIT的这项研究展示了基础科学研究如何转化为临床应用的典范。从最初的概念验证，到设备小型化，再到临床验证，研究团队遵循了严格的科学方法，同时注重技术的实用性和可及性。

这种转化医学的模式对于解决临床实际问题具有重要意义。它不仅为糖尿病患者带来了新的希望，也为其他慢性疾病的监测和管理提供了新的思路和方法。

从更广泛的社会角度来看，这项技术的潜在影响不可低估。糖尿病不仅影响患者的生活质量，还给医疗系统带来巨大负担。据统计，糖尿病及其并发症的医疗费用占全球医疗支出的相当大比例。

无创血糖监测技术的普及有望降低监测成本，提高患者自我管理能力，从而减少并发症的发生率。这将直接减轻医疗系统的负担，同时提高患者的生活质量和预期寿命。

MIT工程师展示的无创血糖监测技术代表了医疗诊断领域的重要进步。通过利用近红外光和拉曼光谱学，他们开发出一种准确、便捷、无痛苦的血糖监测方法，有望彻底改变糖尿病患者的日常护理方式。

从鞋盒大小的原型到手表尺寸的可穿戴设备，这项技术的快速发展令人鼓舞。随着进一步的临床验证和商业化推进，我们有理由相信，在不远的将来，糖尿病患者将不再需要忍受频繁指尖采血的痛苦，而是能够轻松、准确地监测自己的血糖水平，更好地管理这一慢性疾病。

这不仅是一项技术突破，更是对数千万糖尿病患者生活质量的重要提升，体现了科技创新以人为本的核心理念。