پژوهشگران  تکنولوژی لیزر برای سنجش میزان قند خون به  شیوه غیر تهاجمی در حال ارزیابی هستند. هنوز شیوه های زیادی تا تولید یک ابزار تست قندخون لیزری همراه باقی مانده است ولی محققان بر این باورند درآینده  دیگر احتیاجی بر سوراخ کردن انگشتان برای سنجش قند خون نیست.

گروهی از مهندسان برق از دانشگاه پرینستون  درمقاله ای که درمجله ی the journal Biomedical Optics Expressمنتشر نمودند به تشریح چگونگی استفاده از دستگاهی  پرداختند که نمونه ی اولیه ای از یک دستگاه اندازه گیری قندخون است که با تابش لیزر به کف دست فرد بدون نیاز به گرفتن خون کار می کند.

نویسنده ی ارشد این مقاله پرفسور Higginsمی گوید: با این کار ما امیدواریم که زندگی  بسیاری از بیماران دیابتی که سلامت آنها به نظارت منظم برقندخون بستگی دارد، بهبود یابد.

پرتو لیزر در پوست نفوذ کرده و توسط گلوکز جذب می شود.

این دستگاه با ارسال یک پرتولیزر به داخل بدن از طریق سلولهای پوست- بدون ایجاد آسیب- کارمی کند این پرتولیزر توسط مولکولهای قند جذب می شوند. هدف این پرتو مولکولهای قند در خون نیستند بلکه قند موجود در مایع میان بافتی پوست هدف این پرتو است که مقار آن ارتباط بسیار قویی با مقدار قند موجود در خون دارد.

مانیتور جدید ازلیزر برای اندازه گیری قند خون استفاده می کند. لیزر به کف دست بیمار تابانده می شود و از سلولهای پوست عبور کرده و بخشی از آن توسط مولکولهای قند جذب می شود، این کار به دانشمندان  اجازه می دهد مقدارقند موجود در خون را محاسبه نمایند.

مقدار جذب پرتولیزر شاخصی از مقدارقند موجود در خون است. دانشمندان از میزان دقت این خوانش ها شگفت زده شدند. مانیتورهای خانگی گلوکز که هم اکنون بیماران  از آن استفاده می کنند خوانش هایی را نشان می دهد که با مقدار واقعی قند خون بیمار ۲۰ درصد تفاوت دارد.

 Sabbir Liakatیکی از داشنجویان کارشناسی ارشد رشته ی مهندسی برق دردانشگاه پرینستونمی گوید: نمونه ی اولیه ی دستگاه اندازه گیری لیزری قندخون توانست مقادیری مشابه با مانیتورهای خانگی فعلی را با موفقیت نشان دهد و آخرین نسخه از این دستگاه ۸۴ درصد دقت داشت.

 چالش فعلی دانشمندان بهبود این فن آوری است، هنگامیکه آنها بروی ایده ی این دستگاه  کار می کردند دستگاهی با اندازه ی  یک میز متوسط  آزمایشگاهی ساختند که نیاز به یک سیستم بسیار عالی برای خنک کردن  آن داشت.

 پرفسور  Gmachlمی گوید: آنها مشکل خنک کننده را حل کردند و سیستم در حال حاضر می تواند در دمای  محیط کار کند، اما هنوز دانشمندان  درحال بررسی روشهایی برای کوچک کردن اندازه ی دستگاه  هستند. هدف ایجاد یک دستگاه قابل حمل است که می تواند در درمانگاه ها برای انجام آزمایشهای بیشتر و جمع آوری اطلاعات استفاده شود.

استفاده از لیزر آبشاری کوانتومی برای تولید  نوری با فرکانس mid-infrared

این سیستم ا زنور لیزر مادون قرمز که فراتر از طیف نوری مرئی برای چشم انسان است، کار می کند. دستگاه های پزشکی کنونی از نور مادون قرمز نزدیک  Near-infraredاستفاده می کنند نوری که از طول موج نور قرمز که توسط چشم انسان دیده می شود، طول موج بالاتری دارد. عبور نور “مادون قرمز نزدیک”  توسط آب مسدود نمی شود و بنابراین در بدن  قابل استفاده است.

لیزر آبشاری کوانتومی به دانشمندان اجازه داد تا فرکانس را که احتیاج دارند در منطقه ی mid-infraredانتخاب کنند. همچنین پیشرفت های اخیر دراین تکنولوژی سبب افزایش قدرت و ثبات مورد نیاز برای نفوذ این  نور از پوست گردید.

اما نور مادون قرمز نزدیک با مواد شیمیایی در پوست اندرکنش نمی کند- برای این منظور شما باید از طول موج های طولانی تر درمنطقه  mid-infraredاستفاده کنید.

در این طول موج، نور لیزر بوسیله  قندخون جذب شده اما توسط سایر مواد شیمیایی  در پوست تحت تأثیر قرار نمی گیرد. با این حال کار با نور لیزر mid-infraredسخت تر از کار با لیزر استاندارد است زیرا  برای نفوذ آن در پوست و پراکنده نشدن  آن توسط مایعات بدن نیاز به قدرت و ثبات  بالاتری  داریم. اما گاهی اوقات در پروژه هایی نظیر این، کار خستگی ناپذیر دانشمندان آنها را به اهداف مورد نظرشان می رساند. آنها با استفاده از نوعی ابزار جدید بنام لیرز آبشاری کوانتومی ‘quantum cascade laser’به این هدف دست یافتند.

لیزر آبشاری کوانتومی اجازه داد تا این تیم تحقیقاتی بتوانند فرکانس موردنظر خود را درمنطقه ی mid-infraredانتخاب کنند و به دلیل پیشرفت های اخیر در این فن آوری آنها توانستند قدرت  این پرتو را افزایش داده و به ثبات مورد نیاز برای عبور  این نوع لیزر از پوست دست یابند.

 مطالعات اولیه نشان می دهد این لیزر توانست صحت مورد نیاز در آزمایشات  بالینی را فراهم  آورد. در این مطالعه آنها مقدار قندخون را در سه داوطلب قبل و بعد از خوردن ۲۰ عدد ژله ی دانه ای اندازه گیری کردند. مقدار قند خون این  افراد با گلوکومتر خانگی نیز اندازه گیری شد.

سپس دانشمندان این آزمایش را برای چند بار درطول چند هفته  تکرار کرده و نتایج را ثبت نمودند. نتایج نشان داد درحالیکه متوسط خوانشهای ابزار لیزری اندازه گیری قندخون خطاهایی بیش از مانیتور گلوکومتر استاندارد خانگی دارد اما نتایج در محدوده ی  مورد نیاز صحت آزمایشات  بالینی است.

 این گروه از محققین از بدست آوردن  چنین نتایجی بسیار هیجان زده شدند. پرفسور  Gmachlتوضیح می دهد که لیزر آبشاری کوانتومی می تواند  طوری طراحی  شود  که نور را با محدوده ی طول موج بسیار گسترده تری  ساتع کند و قابلیت  استفاده از آن تنها برای تشخیص گلوکز نیست بلکه  امکان استفاده از آن برای سایر سنجش های پزشکی و نظارت  بر برنامه های کاربردی وجود دارد.

به تازگی  مقاله ای در Medical News Today منتشر گردید که نشان داد چگونه یک سنسور  گلوکز در مغز می تواند  دانشمندان  را به سوی  درمانهای جدیدی برای دیابت  رهنمون کند.