Principiul de măsurare la senzorii de glicemie transcutanați

Senzorul transcutanat are un filament foarte subțire și flexibil, mult mai subțire comparativ cu un ac, care se introduce imediat sub piele, în țesutul adipos de acolo. Acest filament nu stă într-un vas de sânge, ci în lichidul dintre celule, numit lichid interstițial. Senzorul nu măsoară direct din sânge, ci evaluează concentrația glucozei din acest lichid, care urmează îndeaproape glicemia din sânge [1].

Măsurarea se face pe cale electrochimică. Senzorul transformă concentrația glucozei într-un curent electric foarte mic, cu ajutorul unei enzime și al unui electrod (acel filament subțire) [2]. Cu cât este mai multă glucoză în lichidul interstițial, cu atât curentul generat local este mai mare. Rezultatul poate rămâne ușor în urma a ceea ce este în sânge atunci când glicemia se schimbă rapid, deoarece glucoza din acest lichid se sincronizează cu valorile din sânge cu o mică întârziere [3].

Vârful filamentului aflat sub piele este acoperit cu o enzimă fixată pe suprafața lui, cel mai des gluco-oxidaza. Această enzimă este un catalizator biologic, adică grăbește reacția chimică a glucozei cu oxigenul fără să se consume în acest proces [4]. Ea este partea care recunoaște de fapt glucoza și face din senzor un instrument dedicat în mod specific glucozei, nu doar un simplu electrod general.

Principalul rol al enzimei este să dea senzorului specificitate, adică să răspundă la glucoză și să ignore în mare parte alte substanțe [5]. Fără această enzimă, senzorul nu ar putea deosebi glucoza de celelalte molecule din lichidul interstițial. Unii senzori mai vechi folosesc o enzimă înrudită, gluco-dehidrogenaza, însă principiul de măsurare rămâne același [5] [6].

Enzima (gluco-oxidază) face ca glucoza să reacționeze cu oxigenul din lichidul interstițial. Din această reacție rezultă un acid (gluconic) și apă oxigenată (peroxid de hidrogen). Cantitatea de apă oxigenată produsă este direct proporțională cu concentrația glucozei, adică mai multă glucoză înseamnă mai multă apă oxigenată [4].

Apa oxigenată ajunge la electrodul senzorului unde se descompune și eliberează electroni, care formează un curent electric foarte slab. Acest curent este în esență semnalul cules de senzor, iar mărimea lui reflectă concentrația glucozei din lichidul interstițial [5].

Da, reacția consumă o cantitate foarte mică de glucoză. Fiecare moleculă de glucoză care reacționează cu oxigenul local se transformă în acid gluconic, deci este folosită pe loc. Enzima atașată filamentului este acoperită de o membrană specială care lasă să treacă doar o cantitate mică și controlată de glucoză, astfel încât reacția rămâne mereu limitată și sigură [7].

Această cantitate consumată este suficient de mică încât să nu scadă glicemia și să nu modifice valorile măsurate în viitor. Corpul completează în permanență glucoza din lichidul interstițial, pornind de la cea din sânge. Enzima este un catalizator și nu se consumă, însă în timp atât ea, cât și membrana se pot uza, motiv pentru care senzorul are o durată de folosire limitată [8].

Ceea ce vezi ca un simplu filament sub piele conține de fapt mai mulți electrozi, așezați în straturi foarte subțiri și izolați între ei, pe același suport flexibil. Electrodul de lucru este acoperit cu enzimă și produce semnalul, electrodul de referință oferă un potențial stabil, iar electrodul auxiliar închide circuitul electric [6]. Componenta electronică atașată senzorului menține o tensiune constantă între electrodul de lucru și cel de referință, iar reacția chimică nu modifică această tensiune, ci intensitatea curentului. Cu cât concentrația de glucoză din lichidul interstițial este mai mare, cu atât intensitatea curentului care trece prin electrodul de lucru devine mai mare. Unele sisteme adaugă un al patrulea electrod, lipsit de enzimă (măsoară zgomotul de fond), al cărui semnal este scăzut din semnalul util pentru a înlătura influența altor substanțe.

Curentul măsurat este citit continuu de componenta electronică (transmițător). Un factor de calibrare transformă acest curent într-o valoare estimată a glicemiei [2]. Mulți senzori moderni sunt calibrați din fabrică, iar alții au nevoie din când în când de o verificare și eventual de o recalibrare cu glucometrul [9]. Programele interne ale sistemului netezesc micile variații electrice și corectează parțial întârzierea dintre lichidul interstițial și sânge [3]. Rezultatul este exprimat în mg/dl sau mmol/L și trimis fără fir către un telefon sau un alt receptor.

Da, senzorul are nevoie de o sursă mică de energie, de obicei o baterie aflată în transmițător. Această energie menține un potențial electric constant pe electrod, iar reacția chimică catalizată de glucooxidază generează un curent proporțional cu concentrația de glucoză [6]. Tot ea alimentează prelucrarea semnalului, memoria internă și trimiterea fără fir a datelor către telefon sau receptor [10].

Consumul de energie este foarte mic, așa că o baterie miniaturală este suficientă pentru toată perioada în care porți senzorul. Majoritatea sistemelor de monitorizare continuă funcționează între 7 și 15 zile (recent chiar 21 de zile), după care senzorul este înlocuit cu unul nou, împreună cu sursa lui de energie [11] [12]. La modelele mai vechi transmițătorul se refolosește pe mai mulți senzori [10].