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經(jīng)皮非侵入性血糖檢測中葡萄糖拉曼峰直接觀測

關鍵詞：糖尿病，非侵入性血糖，拉曼光譜，經(jīng)皮檢測，光學相干層析成像（OCT）

糖尿病作為一種慢性代謝性疾病，其發(fā)病率大范圍內(nèi)持續(xù)上升，給患者的生活質(zhì)量和社會醫(yī)療資源帶來了巨大負擔。血糖監(jiān)測是預防和控制糖尿病及其并發(fā)癥的關鍵手段，目前的檢測方法如家用指尖血血糖儀和動態(tài)血糖儀等在使用中存在疼痛問題和諸多不便，而非侵入性血糖檢測技術能夠有效解決這些問題，對糖尿病的預防和治療具有重要意義。

在非侵入性血糖檢測技術中，拉曼光譜作為一種潛力巨大的檢測手段，近年來得到了廣泛關注。基于近年來拉曼光譜在非侵入性血糖檢測方面的研究進展，北京鑒知技術有限公司開展了初步實驗研究探討非侵入性血糖檢測的可行性，并取得了突破性進展。

高效空間拉曼光譜系統(tǒng)：突破皮膚熒光干擾

鑒知技術的王成銘博士團隊設計并搭建了一套基于鑒知技術透射光譜儀的高通量拉曼光譜系統(tǒng)用來解決皮膚高熒光干擾的問題。該套高效拉曼光譜系統(tǒng)成功的被用于組織液模擬物——牛血清溶液的葡萄糖定量檢測。

實驗結(jié)果表明，在不同葡萄糖濃度的牛血清拉曼光譜中可直接觀察到1060 cm-1和1125 cm-1處存在明顯的葡萄糖拉曼特征峰，并且峰強與葡萄糖濃度呈現(xiàn)出良好的線性關系（R2 = 0.998），驗證了該系統(tǒng)具備組織液中葡萄糖濃度定量的能力。

圖1： A)組織液模擬物（牛血清）中不同濃度葡萄糖拉曼光譜差譜；B) 組織液模擬物（牛血清）中葡萄糖濃度標準曲線

OCT技術：精準定位經(jīng)皮測量部位

為進一步研究拉曼光譜經(jīng)皮非侵入性血糖檢測的可行性，使用光學相干層析成像（OCT）對活體皮膚的結(jié)構(gòu)和毛細血管網(wǎng)絡分布進行高分辨成像，分析得出匹配的經(jīng)皮測量部位。通過對比存在顯著血糖濃度差的手掌部位皮膚拉曼光譜，發(fā)現(xiàn)在血糖濃度差異顯著的情況下可以直接檢測到1125 cm-1處的葡萄糖特征峰，與牛血清實驗的結(jié)果類似。該結(jié)果為拉曼光譜經(jīng)皮非侵入性血糖檢測的可行性提供了直接證據(jù)。

圖2： A) OCT手掌皮膚真皮淺層毛細血管網(wǎng)絡分布；B)手掌部經(jīng)皮拉曼光譜直接觀測到葡萄糖特征峰信號。

透射光譜儀：關鍵設備助力拉曼光譜

透射光譜儀作為該拉曼光譜系統(tǒng)的重要組成部分，在非侵入性血糖檢測中發(fā)揮著關鍵作用。光譜儀將收集到的樣品拉曼散射信號按照波長進行分離，分離后的光信號被投射到檢測器上，檢測器將這些光信號轉(zhuǎn)換為電信號。通過分析這些電信號，可以獲得關于光譜的詳細信息，如峰值位置、強度等，這些信息可以用來推斷樣品的分子結(jié)構(gòu)和成分。因此透射光譜儀的性能直接影響到拉曼光譜的質(zhì)量，進而影響到血糖濃度的檢測精度。鑒知技術高通量透射型光纖光譜儀，采用VPH體相位全息光柵，其衍射效率接近90%，搭配成像性能好的光路設計，靈敏度可以達到反射式光譜儀的5倍，并且可以實現(xiàn)高于傳統(tǒng)光譜儀2倍的極限分辨率。同時，配備科研級的深度制冷面陣CCD相機，有非常高的量子效率和信噪比。其高靈敏度和高分辨率的特點為葡萄糖拉曼特征峰的觀測和定量分析提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎。

北京鑒知技術有限公司的這一研究成果，不僅為非侵入性血糖檢測技術提供了新的解決方案，也為糖尿病患者的日常監(jiān)測和管理帶來了極大的便利。隨著技術的不斷完善和優(yōu)化，相信未來非侵入性血糖檢測技術將在臨床應用中發(fā)揮更加重要的作用。

北京鑒知技術有限公司（江蘇鑒知技術有限公司）是一家以光譜檢測技術為核心的專業(yè)公司，技術源自清華大學，可為客戶提供全面、可靠的光譜分析解決方案。目前已有近紅外光譜儀、微型光纖光譜儀、透射光譜儀、高靈敏度光纖光譜儀、OCT光譜儀等成熟產(chǎn)品。