Technologie v diabetologii. Co je to senzor

Senzor je zdroj informací (pro nějaký řídicí systém), v užším slova smyslu pak technické zařízení, které měří určitou veličinu a převádí ji nejčastěji na elektrický signál, který lze přenášet a dále zpracovat v měřicích a řídicích systémech. Tolik suchá definice. Je v ní ale obsaženo vše podstatné i pro naši diabetologickou aplikaci.

Již v minulých dílech tohoto seriálu bylo jasně řečeno, že bez informací (bez znalosti glykémie a jejího vývoje v čase) není možná efektivní úprava léčby diabetu. A tyto informace je potřeba nějak získat. V širším slova smyslu lze tedy v diabetologii jako senzor (glykemický senzor) označit zařízení, které nám poskytne informaci o glykémii. Senzorem v užším diabetologickém významu tohoto slova pak myslíme detekční zařízení (čidlo, glukózový senzor) zavedené do podkoží, které nepřetržitě registruje v zaslepeném nebo tzv. real‑time módu koncentraci glukózy ve svém okolí.

Na začátku éry glukózových (glykemických) senzorů byl nápad prof. L. C. Clarka jr., který se zrodil náhodou. Profesor Clark totiž pracoval na něčem úplně jiném, a sice na kyslíkové elektrodě. Tuto kyslíkovou elektrodu bylo potřeba kalibrovat, a tak profesor Clark přidával do testovací směsi malé množství enzymu glukózooxidázy (GOx) a jejího substrátu, tj. glukózy. Kyslík je při této chemické reakci spotřebováván a vzniká peroxid vodíku (H₂O₂). Profesora Clarka napadlo, že by mohl zkusit vytvořit glukózový senzor imobilizací enzymu GOx na své kyslíkové elektrodě. Tak se v roce 1962 „narodil“ první prototyp glukózového senzoru. Množství vznikajícího peroxidu vodíku je tedy úměrné měřené koncentraci glukózy, ale jak to převést na nějaký zpracovatelný typ signálu? Lze to buď fotometricky, kdy je v reakci peroxidáza a barevný chromogen, který H₂O₂ redukuje a vzniká barevný produkt. Tento princip využívaný staršími typy glukometrů ale není ideální. Lepší a rozšířenější je ampérometrická (elektrochemická) metoda, kdy se H₂O₂ rozkládá a mimo jiné vzniká proud záporně nabitých částic (elektronů), jenž může být změřen jako elektrický proud. Tento detekční přístup byl vyvinut o jedenáct let později (1973) a za další dva roky (1975) byl využit při konstrukci prvního laboratorního glukometru. Tento tzv. 23 YSI glukózový analyzér (YSI je zkratka z Yellow Spring Instrument Company) měřil koncentraci glukózy ve 25 μl vzorku plné krve.

Glykémii dnes měříme glukometry (ať už osobními, nebo laboratorními) v krvi, jinak by to nebyla „‑émie“. Jenže glukózové senzory zavedené v podkoží při CGM (kontinuální monitorace koncentrace glukózy, tj. continuous glucose monitoring) měří koncentraci glukózy ve svém okolí a nejsou zavedeny do žádné žíly. To může způsobovat problém zejména při prudkých změnách glykémie, kdy chvilku trvá, než se glukóza přesune z jednoho kompartmentu do druhého. Pacienty, kteří se při monitoraci v reálném čase s tímto jevem dříve či později jistě setkají, je na to potřeba upozornit. Jinak dojdou k závěru, že je to chyba senzoru, když se rozchází glykémie změřená glukometrem s tím, co jim ukazují data z glukózového senzoru.

Jak vypadá „anatomie“ moderního senzoru CGM? Je to jehlová elektroda z platiny, která je povlečena GOx a je pokryta semipermeabilní membránou (přes tu k elektrodě vstupuje glukóza a kyslík). Aby nám senzor měřil, musí být nejprve řádně zvlhčen intersticiální tekutinou. H₂O₂ vznikající v reakci katalyzované GOx dále difunduje až na elektrodu, kde vlivem napětí na elektrodě dochází k jeho výše popsanému rozkladu. A ještě na závěr malá terminologická poznámka – vznikající elektrický signál se označuje jako ISIG.

Zdroj: