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スマート・コンタクトレンズの発色変化による涙のブドウ糖の測定システムの全体構成図

2021.08.30 07:46

従来の糖尿病診断は針で指先を刺して採取した血液のブドウ糖の濃度を測定するInvasive test(インベイシブ・テスト)が代表的であった。

血糖の測定をするために、毎度指先を針で刺すことは患者にとても過重な心理的ストレス誘発や針による感染などの副作用が起こられる可能性もある。

ここにおいて、涙を利用したNon-invasive test(ノン・インベイシブ・テスト)で血糖を管理できる技術が韓国研究チームにより開発された。
既存のInvasive testを切り替えて採血の負担感を大幅減らせると期待されている。

GIST(光州科学技術院)医生命工学科のE.H.JEONG(ジョン・イフン)教授チームは
漢陽(ハニャン)大学・生命工学科のD.Y.LEE(イ・ドンユン)教授の実験室会社「Elixir Pharmatech(エリキシル・ファーマテック)」チームとの
共同研究を通じて人体に無害で電極も要らないスマート・コンタクトレンズを開発した。
研究チームは血液の代わりに人体の主要体液の中で病気と一番関連深い涙を利用して、
涙のブドウ糖の濃度で糖尿診断が可能であることを確認してスマート・コンタクトレンズを開発に挑んだ。

糖尿病患者の場合、血中ブドウ糖の数値が高くなると他の体液でもブドウ糖の数値が高くなることで、
研究チームが開発したコンタクトレンズは涙のブドウ糖の数値によって色が変わり、これをスマートフォンと連携して血糖数値を測定できる。

研究チームは涙のブドウ糖の濃度によりレンズのナノ粒子が発色し、
色の変化を精密に撮影できるシステムと眼球の揺れによる測定誤差を最小化させる眼球追跡アルゴリズムを開発した。

眼球追跡アルゴリズムはより精密に測定して、糖尿病の自己診断ができるように考案された。

また、本研究を通じて開発されたスマート・コンタクトレンズは電極が要らなく、
人体にも無害なナノ粒子の発色変化をカメラで定量的に分析することで身体へのストレスを最小化させた。

GISTのE.H.JEONG教授は、「今回の研究成果は従来の糖尿診断で一番の問題であったInvasive testの頻度を減らせる技術であり、
後にディープラーニング技術やバイオ・ビックデータを用いることで日常でより精密なNon Invasive testになれる」と説明した。

漢陽大学校のD.Y.LEE教授は、「臨床試験を通じて安全性評価にも成功すると、
従来の診断方式より患者の負担を最小化し、手軽に自己診断ができると期待している」と述べた。

今回の研究はGISTのE.H.JEONG教授と漢陽大学校のD.Y.LEE教授が主導、H.J.JEON博士が遂行、
韓国研究財団のバイオ医療技術開発事業などの支援を受けて進められた。

関連論文はナノ技術分野で著名な国際学術誌であるNano Letters(ナノ・レターズ)で
「ナノ粒子の内臓コンタクトレンズ基盤のスマート・バイオセンサーを利用した涙のブドウ糖の光学的評価(Optical Assessment of Tear Glucose by Smart Biosensor based on Nanoparticle Embedded Contact Lens)」というタイトルで20日にオンライン掲載された。
また、Supplementary Coverを飾れる予定である。

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