Diabeedikutele on vereproovi võtmine ning glükoositaseme kontrollimine igapäevareaalsus. Invasiivsetele meetoditele on üritatud alternatiive leida aastaid. Saadaval on transkutaansed nahaplaastrid ning kõrvalesta läbivalgustavad optilised sensorid, mis suudavad registreerida veresuhkru taseme kõikumist. Veretilgast saadud informatsiooni täpsus on aga oluliselt kõrgem. Leebemate meetodite otsinguil jõudsid insenerid uue tulemuseni – plasmoonilise interferomeetrini, mis suudab tuvastada väga madalaid vesilahuses oleva glükoosi tasemeid. Tulevikus võibki veresuhkru mõõtmine piirduda sõna otseses mõttes andurile sülitamisega.
Interferomeetrid on kasutusel mitmetel teadusaladel, näiteks astronoomias ja okeanograafias. Multidistsiplinaarsusest tingitult on seadmete ehitus ning suurus on varieeruv. Glükoosiandurina töötaimseks peab aga seade olema väga väike. „Üritame laboris valmistada põhimõtteliselt nano-mõõtskaalal interferomeeterseadet,“ sõnab teadustöö juhendaja Browni Ülikooli professor Domenico Pacifici.
Väike nanointerferomeeter on valmistatud õhukesest hõbeda kilest, millese on söövitatud pilu ning kummalegi poole kilet üks vagu. Vagudele langev valgus hajub eri suundades. Osad footonid liiguvad metalli pinnal pilu suunas. Liikumisel toimub footonite ning kile pinnaelektronide vahel interaktsioon. Elektronid haaratakse kaasa laines, mida nimetatakse pinnaplasmonide polaritoniks. Polaritonid kohtuvad pilule jõudes valgustava valgusega ning tekitavad interferentspildi.
Pildi analüüs annab aimdust kahe kohtuva laine füüsikalisest iseloomust. „Pilu käitub otsekui ruumilise segustina, võimaldades erinevate valguste superpositsiooni mõõta,“ lisab Pacifici. Pilule veetilga tilgutamisel ning interferentsi mõõtmisel saadakse pidevaid muutusteta tulemusi. Vagude ning pilu vahelise kauguse muutmisega on aga võimalik lähtevalguse lainepikkust muuta, millega kaasneb interferentsipildi modelleerimise võimalus. Interferomeetri peenhäälestusel saadakse lõpuks veele spetsiifiline interferentspilt.
Seadme väiksuse tõttu on võimalik sooritada mitu katset üheaegselt. „Söövitame ühte metallkilesse tuhandeid pilusid ning vagusid. Nii saavutame nanomeetrilise resolutsiooni,“ lisab Pacifici. Glükoosimolekuli lisandumisel muutub vee murdumisnäitaja, mis ühtlasi muudab tigakese interferentsipilti.
Glükoositaseme mõõtmine töötab vesilahuste puhul, mille interferentsipilt on enne lisandite sisse viimist kindlaks tehtud. Inimese sülg on 99 % ulatuses vesi. Ülejäänud 1 % on aga mitte-ennustatav mahuosa, millel on interferentsipildile varieeruv mõju, tehes sülje glükoosisisalduse määramise keeruliseks.
Pacifici sõnul ei ole probleem lahendust leidnud. Üks võimalus oleks interferomeetrile filtri paigutamine, mis laseks läbi vaid vee ning glükoosi molekule, jättes ülejäänud sülje mõõtmisprotseduurist välja.
Suurimaks probleemiks on tõsiasi, et süljes olev glükoositase ei vasta üksüheselt vere glükoositasemele. Philadelphia Temple’i Ülikooli teadlase Guenter Bodeni sõnul võtab veresuhkru taseme järsk muutus süljes avaldumiseks suhteliselt rohkem aega.
„Lahendus ei ole sobiv mitmel põhjusel. Esiteks lahustub glükoos kehavedelikes pea täielikult, ning selle süljes avaldumiseks kulub praktilisteks rakendusteks liiga kaua aega. Glükoositaseme kiirete muutuste registreerimine on väga oluline. Viivis võib maksimaalselt olla viis minutit,“ sõnab Boden. „Olen ajafaktoriga kursis. Arvan, et edasise uurimise käigus on vähim kasu vere ning sülje glükoositasemete võrdluspildi saamine,“ kommenteerib Pacifici.
Isegi kui tehnoloogia töötaks ei ole Boden veendunud, et taolisele riistale erilist vajadust oleks. Ta osutab, et glükoosiandurid on arenenud sedavõrd, et vajavad väga väikest veretilka, mille patsiendid saavad kehal piirkondadest, kus on madal närvide tihedus. Näiteks käe alaküljelt. „Protseduur on muutunud nii lihtsaks, et tõenäoliselt ei tasu alternatiivmeetodi otsimisele miljoneid kulutada,“ arvab Boden.
Browni Ülikooli teadusrühma sihid on aga laiemad. Lisaks glükoosi taseme mõõtmistele loodetakse interferomeetrit rakendada tsütokiinide ehk signaleerivate proteiinide detekteerimiseks. Nende valkude abil on võimalik tuvastada organismis põletikku. „Kirurgidel on vaja tehnoloogiat, mis kajastaks reaalajas tsütokiinide taset, et leida opereerimiseks sobivaim aeg,“ ütleb Pacifici.
Allikas: IEEE
Leave a Reply