Prinsip pengukuran sensor glukosa implan

Sensor implan adalah silinder kecil, kira-kira sebesar setengah batang korek api, yang dimasukkan dokter di bawah kulit, biasanya di lengan atas. Prosedurnya singkat dan dikerjakan dengan bius lokal (lidokain). Setelah berada di bawah kulit, sensor dikelilingi oleh cairan jaringan, dan sensor mengukur kadar glukosa dalam cairan itu, tanpa berhubungan langsung dengan pembuluh darah.

Selubung luar sensor berisi lapisan tipis polimer berpori. Glukosa dari cairan jaringan masuk dan keluar dengan bebas melalui lapisan itu, sehingga jumlah glukosa di dalam selubung luar mengikuti dengan setia jumlah glukosa di jaringan sekitarnya. Di dalam silinder itu terdapat sumber cahaya kecil, detektor cahaya, dan sebuah sensor suhu. Setiap beberapa menit, alat itu menyala selama sepersekian detik, menyalakan cahayanya, membaca tanggapan lapisan polimer, meneruskannya, lalu kembali diam [1].

Sensor implan memakai teknologi optik yang berdasarkan fluoresensi. Teknologi ini berbeda dari teknologi enzimatik dan listrik pada sensor biasa (transkutan). Di dalam selubung polimernya tertanam molekul indikator yang dibangun di sekitar gugus asam boronat. Gugus ini mengikat molekul glukosa secara bolak-balik dan selektif, lalu melepaskannya kembali tanpa mengubahnya [2].

Terikatnya glukosa mengubah perilaku optik molekul indikator. Sumber cahaya kecil di dalam sensor mengirimkan seberkas cahaya ke lapisan polimer. Molekul indikator menanggapinya dengan memancarkan cahaya pula, tetapi dengan warna (panjang gelombang) yang berbeda. Peristiwa ini disebut fluoresensi. Semakin banyak molekul indikator yang mengikat glukosa, semakin kuat pula cahaya yang mereka pancarkan. Detektor di dalam sensor mengukur kekuatan cahaya itu dan mengubahnya menjadi nilai kadar glukosa. Zat seperti parasetamol atau vitamin C tidak mengubah hasilnya, karena di sini tidak terjadi reaksi enzimatik apa pun, seperti yang ditunjukkan gambar di bawah [3].

Ketika kadar glukosa dalam cairan jaringan naik, semakin banyak molekul glukosa yang masuk ke lapisan polimer dan terikat pada molekul indikator. Hasilnya adalah cahaya fluoresensi yang lebih kuat pada setiap pengukuran. Ketika kadar glukosa turun, glukosa terlepas dari molekul indikator dan meninggalkan lapisan itu, sehingga cahaya fluoresensinya pun melemah. Pengikatan dan pelepasan berlangsung cepat dan terus-menerus, sehingga sinyal cahayanya mengikuti naik-turunnya kadar glukosa di jaringan [2] [4].

Namun sinyal cahaya mentah saja belum cukup. Sensor sekaligus mengukur suhu setempat, karena suhu memengaruhi baik cahaya yang dikirimkan ke molekul indikator maupun fluoresensi yang dipancarkannya [1]. Sebuah kanal pembanding (pengukuran kendali) memeriksa seberapa kuat sebenarnya cahaya perangsang itu. Program penghitungnya memperhitungkan waktu yang telah berlalu sejak pemasangan implan dan keausan lambat molekul indikator yang terpapar cahaya. Dari semua unsur itu diperoleh nilai kadar glukosa setempat yang telah dikoreksi [4].

Sensor yang ditanam itu tidak memiliki baterai dan tidak terus-menerus memancarkan sinyal radionya sendiri. Bagian yang dipakai di kulit, yang diletakkan tepat di atas tempat implannya, berisi kumparan yang setiap beberapa menit membangkitkan medan magnet (NFC). Medan itu menembus kulit dan memberi daya kepada sensor selama kurang dari satu detik. Selebihnya, sensor tetap tidak aktif [1].

Melalui medan magnet yang sama mengalir pula informasinya. Sensor sedikit mengubah medan itu, lalu bagian yang di kulit membaca perubahan tersebut dan dengan demikian memperoleh kekuatan sinyal cahaya mentah beserta suhu yang terukur. Dari sinyal itu, bagian luarnya menghitung nilai kadar glukosa yang telah dikoreksi, menyimpannya secara lokal, dan mengirimkannya lewat Bluetooth ke aplikasi di telepon [2] [5]. Medan magnetnya bekerja pada jarak yang sangat pendek. Tanpa bagian di kulit yang terpasang dengan benar, sensor tidak dapat diaktifkan dan tidak dapat diajak berkomunikasi.

Tidak. Molekul indikator di dalam sensor implan mengikat glukosa lalu melepaskannya kembali, tanpa menguraikannya dan tanpa mengubahnya menjadi zat lain. Cara ini disebut pengukuran berdasarkan afinitas, yaitu berdasarkan tarik-menarik yang bolak-balik, dan jumlah glukosa di jaringan tetap tidak berubah. Pada dasarnya sensor membaca keseimbangan antara berapa banyak molekul glukosa yang terikat pada molekul indikator pada setiap saat [6].

Sensor klasik yang dipakai menempel di kulit bekerja dengan cara yang berbeda. Sensor itu memakai enzim, glukosa oksidase, yang menguraikan glukosa di permukaan sebuah elektroda dan menghasilkan arus listrik yang sebanding dengan kadar glukosa. Jumlah yang terpakai sangat kecil dan tidak mengubah gula darah Anda, tetapi reaksinya bergantung pada adanya oksigen dan lambat laun menghabiskan enzimnya. Keunggulan utama pengukuran berdasarkan afinitas adalah kemantapannya dalam jangka panjang, yang membuat model sensor implan saat ini dapat bekerja hingga satu tahun [7].

Pendeteksian glukosa yang sebenarnya berlangsung sepenuhnya di dalam sensor yang ditanam, karena di sanalah terdapat lapisan polimer dengan molekul indikator, sumber cahaya, dan detektornya. Bagian yang dipakai di kulit tidak bersentuhan dengan cairan jaringan, jadi bagian itu sendiri tidak mendeteksi glukosa [2]. Meskipun demikian, bagian itulah yang menghitung nilai yang ditampilkan, berdasarkan sinyal yang diterimanya dari implan, sehingga bagian itu sangat diperlukan agar sistemnya bekerja.

Bagian luar itu:

• memberi daya kepada sensor;
• memicu setiap pengukuran;
• menerima sinyal mentahnya;
• mengubahnya menjadi nilai kadar glukosa melalui perhitungan dan koreksi;
• menyimpan nilai-nilainya;
• memperingatkan Anda dengan getaran bila perlu;
• mengirimkan datanya ke telepon [5].

Kalau Anda melepasnya, sensor tetap berada di tempatnya dan tidak rusak, tetapi tidak ada satu nilai pun yang terekam sampai Anda memasangnya kembali, tepat di atas implannya. Bagian luar sistem pemantauan glukosa berkelanjutan ini disebut transmiter.