Біосенсори здоров'я

П'ятдесят років тому Лелеанд Кларк розробив електрохімічний метод вимірювання рівня глюкози в крові. Цей принцип лежить в основі роботи сучасних глюкометрів.

14 листопада - День Всесвітньої боротьби з діабетом. У 1991 році він був заснований Міжнародною діабетичною федерацією і Всесвітньою організацією охорони здоров'я. З 1993 року до міжнародної програми «Всесвітній день діабету» приєдналася Росія. Крайня важливість проблеми визнається і на державному рівні 8 травня 1996 року видано Указ Президента РФ «Про заходи державної підтримки осіб, хворих на цукровий діабет». У Росії на сьогоднішній день цукровий діабет вважається третьою за смертністю хворобою після серцево-судинних і онкологічних захворювань. У 2007 році прийнята спеціальна резолюція ООН, в якій констатується надзвичайна загроза цього захворювання для всього людства.

Наука і життя // Ілюстрації

При діабеті виникають серйозні ураження судин серця, мозку, кінцівок, нирок, сітківки очей, що призводить до розвитку інфаркту міокарда, інсульту, гангрени, сліпоти і т.д. Це невиліковне ендокринне захворювання, що викликається недоліком інсуліну в організмі або зниженням ефективності його дії. Сьогодні в світі налічується 371 млн осіб, які страждають даним захворюванням; всього рік тому їх було 366 млн. До 2030-го цей показник досягне 552 млн. Причому близько 50% з них припадає на найбільш активний працездатний вік 40-59 років. Експерти ВООЗ вважають, що число хворих збільшується сьогодні в основному за рахунок діабету II типу. Він розвивається головним чином у дорослих і часто пов'язаний з надмірною масою тіла, неправильним харчуванням, недостатньою фізичною активністю. Ще однією причиною розвитку діабету стає стрес. Багато людей, нервуючи, починають «заїдати стрес» і тим самим істотно порушують режим харчування, що також може привести до розвитку діабету. Виходячи з цього, діабет може бути названий однією з хвороб цивілізації.

Надзвичайна загроза вимагає відповідних методів протидії. І вони були розроблені. В іншому випадку, всі заклики до боротьби з діабетом були б не більше ніж повстанням приречених. І хоча зараз діабет визнається хронічним невиліковним захворюванням, проте, сучасні методи діагностики та лікування даного захворювання дозволяють страждає від діабету людині не тільки зберегти життя, але і запобігти розвитку грізних ускладнень.

Двома найважливішими віхами антидіабетичної боротьби є відкриття інсуліну і винахід біосенсорів, здатних визначати рівень глюкози в крові.

Інсулін сучасна медицина відносить до категорії жізнеспасающіх препаратів. За своїм масштабом (за кількістю врятованих життів) відкриття інсуліну прирівнюється до винаходу антибіотиків. Саме на честь канадського лікаря і фізіолога Фредеріка Гранта Бантінга (1891-1941), який, спільно з Джоном Дж. Р. Маклеодом і Чарльзом Бестом, досліджуючи секрецію підшлункової залози, відкрив гормон інсулін день 14 листопада (день народження Ф.Г. Бантінга) оголошений Міжнародним днем боротьби з діабетом. Нагородою за таке значуще відкриття стала Нобелівська премія, отримана Бантінгом спільно з Маклеодом в 1923 році. Цікаво, що Бантінг мало не відмовився від премії, так як Бест не був долучений до числа номінантів. Премію він все ж отримав, віддавши Бесту половину суми.

Другому за часом появи, але не менш важливе, фактору боротьби з діабетом - біосенсорів - передував ряд відкриттів. Так, наприклад, в 1908 році Стенлі Бенедикт створює т.зв. «Реактив Бенедикта», що містить сульфат міді і винну кислоту, для визначення концентрації глюкози в сечі. У 1918 році на базі фотометричногометоду данці Хагедорна і Йенсен розробляють метод кількісного визначення глюкози в крові. У 1921 році з'являються таблетки, а потім і тест-смужки з реактивом Бенедикта. Поступово лікування діабету лікарі починають корегувати виключно за рівнем глюкози в крові, як більш точному.

З появою біосенсорів, пріоритет у створенні яких, звичайно ж, належить Леланда Кларку, що вважається «батьком біосенсорів», настає нова епоха в лікуванні та діагностиці діабету. З'являється можливість самостійного контролю пацієнта за рівнем глюкози і його більш дієвої взаємодії з лікарем. Сучасні дослідники так визначають термін «біосенсори»: «Це пристрій, в якому чутливий шар, що містить біологічний матеріал (ферменти, тканини, бактерії, дріжджі, антигени / антитіла, ліпосоми, органели, рецептори, ДНК), безпосередньо реагує на присутність визначається компонента, генерує сигнал, функціонально пов'язаний з концентрацією цього компонента ».

У 2012 році виповнюється 50 років створеним Кларком биосенсорам (в 1962 році), званим також «електродами Кларка», «тест-смужками» або «тест-електродами». Електроди Кларка створені за допомогою винайденого Кларком електрохімічного методу. 1969 рік - створено перший, порівняно невеликий для свого часу, компактний глюкометр (вага його склав близько 1,5 кг). Використовувався тільки в клінічних умовах. У 1981 році фірма «Байєр» впроваджує в медичну практику прилад під торговою маркою «Глюкометр». Майже одночасно на ринок виходить і інша торгова марка - «Акку-чек» фірми «Бёрінгер Маннгейм», в даний час відома як «Рош». Деякий час по тому слово «Глюкометр» - комерційний неологізм фірми «Байєр» стає загальним.

Суттєвою особливістю сучасних глюкометрів, створених на основі електрохімічного методу, є застосування технології «Без кодування». До її появи перед початком використання нової партії тест-смужок (тест-електродів) калібрування глюкометра проводилася пацієнтами вручну, іноді не завжди точно, а іноді і не проводилася зовсім (деякі пацієнти в ряді випадків просто забували про це). Подібні помилки в використанні глюкометрів небезпечні, так як розрахунок дози, що вводиться інсуліну залежить саме від цього, а неправильно розраховане дозування інсуліну може призвести до різного ступеня тяжкості гіпо- або гіперглікемічних станів.

Принцип технології «Без кодування» дуже простий. До двох стандартних (функціональним) елементам глюкометра додається третій - калібрувальний. Після такого роду модернізації калібрування здійснюється автоматично всякий раз, коли тест-смужка вставляється в глюкометр. Сама ж калібрування необхідна для того, щоб налаштувати глюкометр пацієнта відповідно до параметрів чергової партії використовуваних їм тест-смужок (тест-електродів). По суті справи, якщо провести аналогію з налаштуванням музичного інструменту, то калібрувальний елемент, подібно камертону, допомагає налаштувати глюкометр.

Початок розробки неінвазивних методів визначення рівня глюкози в крові було покладено ще в 70-х рр. ХХ століття. У 80-90-ті роки ХХ століття були спроби створення неінвазивних глюкометрів на основі спектрофотометричних методів. В даний час робота над неінвазивними методами визначення рівня глюкози в крові триває.

В рамках проведення Міжнародного дня боротьби з діабетом проводяться, в числі іншого, відповідні освітні програми, спрямовані на якомога більш широке поширення знань про діабет і його ускладнення. Запобігання вкрай небезпечного при будь-якому захворюванні самолікування і звернення до шарлатанів також дуже значимо для даної просвітницької діяльності. Прикладом такого роду діяльності може служити проведена 13 листопада 2012 в Центральному Будинку Літератора (ЦДЛ) прес-конференція (організована фірмою «Байєр») під назвою «Міжнародний день боротьби з діабетом: актуальні проблеми самоконтролю». Тематичний мюзикл, поставлений силами співробітників даної компанії, став цікавим доповненням цього заходу. Широка просвітницька діяльність ведеться і громадськими організаціями, наприклад Московської Діабетичної Асоціацією. Інформація про них доступна на сайті даної організації ( http://diabet-mda.ru/index.html ).

Діабет - спадкове захворювання. Якщо у вашій родині є діабетики, необхідно час від часу вимірювати цукор крові ( http://www.nkj.ru/archive/articles/7756/ ) І при підвищених значеннях і інших ознаках хвороби обов'язково звернутися до лікаря. Вилікувати діабет сьогодні неможливо, але «піймавши» захворювання на ранніх стадіях можна уникнути багатьох серйозних ускладнень.

При підготовці статті використані наступні джерела:

1. Радянський Енциклопедичний Словник, 1986
2. http://www.dislife.ru/flow/theme/5546
3. http://www.dislife.ru/flow/theme/921
4. http://www.dislife.ru/flow/theme/16215/
5. http://www.dia-enc.ru/diabet/patients/diabetes_mellitus/
6. http://www.diadom.ru/catalog/index.php?productID=84
7. http://forum.diabetes-ru.org/es/about-rda/honorary-members/leland-klark-pochetnyj-chlen-rda
8. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/216.html
9. http://www.intuit.ru/department/hardware/intsensors/17/6.html
10. http://diabet-mda.ru/page/act.html
11. http://www.endocrincentr.ru/endocrin_history/history_enc/

На фото: 1. Леланд Кларк. 2. Фредерік Грант Бантінг.

Php?