经皮非侵入性血糖检测中葡萄糖拉曼峰直接观测

关键词：糖尿病，非侵入性血糖，拉曼光谱，经皮检测，光学相干层析成像（OCT）

糖尿病作为一种慢性代谢性疾病，其发病率大范围内持续上升，给患者的生活质量和社会医疗资源带来了巨大负担。血糖监测是预防和控制糖尿病及其并发症的关键手段，目前的检测方法如家用指尖血血糖仪和动态血糖仪等在使用中存在疼痛问题和诸多不便，而非侵入性血糖检测技术能够有效解决这些问题，对糖尿病的预防和治疗具有重要意义。

在非侵入性血糖检测技术中，拉曼光谱作为一种潜力巨大的检测手段，近年来得到了广泛关注。基于近年来拉曼光谱在非侵入性血糖检测方面的研究进展，北京鉴知技术有限公司开展了初步实验研究探讨非侵入性血糖检测的可行性，并取得了突破性进展。

高效空间拉曼光谱系统：突破皮肤荧光干扰

鉴知技术的王成铭博士团队设计并搭建了一套基于鉴知技术透射光谱仪的高通量拉曼光谱系统用来解决皮肤高荧光干扰的问题。该套高效拉曼光谱系统成功的被用于组织液模拟物——牛血清溶液的葡萄糖定量检测。

实验结果表明，在不同葡萄糖浓度的牛血清拉曼光谱中可直接观察到1060 cm-1和1125 cm-1处存在明显的葡萄糖拉曼特征峰，并且峰强与葡萄糖浓度呈现出良好的线性关系（R2 = 0.998），验证了该系统具备组织液中葡萄糖浓度定量的能力。

图1： A)组织液模拟物（牛血清）中不同浓度葡萄糖拉曼光谱差谱；B) 组织液模拟物（牛血清）中葡萄糖浓度标准曲线

OCT技术：精准定位经皮测量部位

为进一步研究拉曼光谱经皮非侵入性血糖检测的可行性，使用光学相干层析成像（OCT）对活体皮肤的结构和毛细血管网络分布进行高分辨成像，分析得出匹配的经皮测量部位。通过对比存在显著血糖浓度差的手掌部位皮肤拉曼光谱，发现在血糖浓度差异显著的情况下可以直接检测到1125 cm-1处的葡萄糖特征峰，与牛血清实验的结果类似。该结果为拉曼光谱经皮非侵入性血糖检测的可行性提供了直接证据。

图2： A) OCT手掌皮肤真皮浅层毛细血管网络分布；B)手掌部经皮拉曼光谱直接观测到葡萄糖特征峰信号。

透射光谱仪：关键设备助力拉曼光谱

透射光谱仪作为该拉曼光谱系统的重要组成部分，在非侵入性血糖检测中发挥着关键作用。光谱仪将收集到的样品拉曼散射信号按照波长进行分离，分离后的光信号被投射到检测器上，检测器将这些光信号转换为电信号。通过分析这些电信号，可以获得关于光谱的详细信息，如峰值位置、强度等，这些信息可以用来推断样品的分子结构和成分。因此透射光谱仪的性能直接影响到拉曼光谱的质量，进而影响到血糖浓度的检测精度。鉴知技术高通量透射型光纤光谱仪，采用VPH体相位全息光栅，其衍射效率接近90%，搭配成像性能好的光路设计，灵敏度可以达到反射式光谱仪的5倍，并且可以实现高于传统光谱仪2倍的极限分辨率。同时，配备科研级的深度制冷面阵CCD相机，有非常高的量子效率和信噪比。其高灵敏度和高分辨率的特点为葡萄糖拉曼特征峰的观测和定量分析提供了可靠的数据基础。

北京鉴知技术有限公司的这一研究成果，不仅为非侵入性血糖检测技术提供了新的解决方案，也为糖尿病患者的日常监测和管理带来了极大的便利。随着技术的不断完善和优化，相信未来非侵入性血糖检测技术将在临床应用中发挥更加重要的作用。

北京鉴知技术有限公司（江苏鉴知技术有限公司）是一家以光谱检测技术为核心的专业公司，技术源自清华大学，可为客户提供全面、可靠的光谱分析解决方案。目前已有近红外光谱仪、微型光纤光谱仪、透射光谱仪、高灵敏度光纤光谱仪、OCT光谱仪等成熟产品。