连续性血糖监测技术(CGM)近年来发展迅速,新产品不断面世,在糖尿病管理方面发挥着重要作用,已经被国内外糖尿病管理指南推荐.该文简要介绍CGM设备分类、葡萄糖传感器技术研发进展及CGM技术在糖尿病领域和非糖尿病领域最新应用拓展.

目的 探讨不同浓度的胰升血糖素(Gig)在无糖、低糖、高糖的环境下通过环磷酸腺苷(cAMP)信号通路对胰岛素分泌的直接调控作用及机制,基于荧光共振能量转移(FRET)的生物传感器技术可作为一种用来在活细胞上实时定量检测第二信使cAMP水平的方法.方法 体外培养MIN6细胞,在葡萄糖0、2.8、16.7 mmol/L下予Glg 0、100、500、1000 ng/L干预处理,ELISA检测不同处理下MIN6胞内cAMP量和胰岛素释放量;电转染法将质粒ICUE3转染进入MIN6细胞,用FRET技术检测细胞内cAMP水平.结果 ELISA与FRET技术检测的cAMP含量结果基本相同,印证了FRET检测cAMP的可行性;无糖、低糖及高糖环境下,cAMP含量及胰岛素的分泌量为1000 ng/L组高于500、100、0 ng/L组,500 ng/L组高于100 ng/L和0 ng/L组;在低糖及高糖环境下,100 ng/L组高于0 ng/L组(P＜o.05),且葡萄糖浓度越高趋势越明显.Pearson相关性分析结果显示,MIN6细胞内cAMP含量与胰岛素分泌量呈正相关(R2 =0.559,P＜0.01).结论 基于FRET的生物传感器技术可以作为一种用来在活细胞上实时定量检测第二信使cAMP水平的方法.Glg可能以浓度梯度的形式通过上调胰岛β细胞胞内cAMP浓度来促进Ins分泌,有一定的葡萄糖依赖性.

目的 研发批型18F正电子药物微流体合成器自动化控制系统,并合成18F-脱氧葡萄糖(FDG).方法 微流体合成器的微管道部分利用丝印技术和聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作,微反应瓶使用定制的具有加热和冷却功能的玻璃瓶制成.利用可编程逻辑控制器、微气阀、温度传感器、恒压气源、稳压电源及负压泵实现对合成器数字量部分和模拟量部分的控制,人机交互界面基于Kingview软件设计.通过编写合成18F-FDG的程序并自动化多次合成18F-FDG来测试系统的稳定性及可靠性,测定合成的18F-FDG的标记率、放化纯、氨基聚醚(K2.2.2)含量、乙腈残余量、产品性状、pH值,并对产品进行无菌检查和细菌内毒素检查.结果 制成的18F批型微流体合成器大小为10cm×10cm×15cm,其控制系统大小类似于台式机机箱,单次合成18 F-FDG使用的前体量为2.5 mg.控制系统人机交互界面能够让用户自主编程,利用该控制系统合成的18F-FDG放化纯大于95％,第1步18F标记反应的标记率为(92.4±1.4)％.18 F-FDG产率为(35.6±5.6)％(时间校正),乙腈含量为(12.8±2.6)μg/g,K2.2.2含量均低于50μg/g,无菌检查和细菌内毒素检查结果均为阴性,产品性状为澄明液体,pH值为6.2±0.4.结论 成功制备了批型18F正电子药物微流体合成器,并进行了18 F-FDG的合成.该合成器具有集成度高、体积小、标记前体用量少、易编程等优点.

目前,临床常用的血糖监测方法包括自我血糖监测(self-monitoring of blood glucose,SMBG)、糖化血红蛋白(glycated hemoglobin A1c,HbA1c)、糖化白蛋白(glycated albumin,GA)的测定以及持续葡萄糖监测(continuous glucose monitoring,CGM).不同于传统监测方法,CGM是一种通过葡萄糖传感器监测皮下组织间液的葡萄糖浓度而反映血糖水平的监测技术,可全面、连续反映患者某一时间段的血糖信息.自1999年被美国食品药品监督管理局(FDA)批准上市[1]至今,CGM系统已在临床应用近20年,随着技术的不断改进与提高,其准确性、稳定性等方面持续提升,费用也有所降低,逐步得到大家的认可.

新近问世的扫描式葡萄糖监测(flash glucose monitoring,FGM)系统实现了血糖监测技术人性化的迭代.其传感器使用的连线酶技术具有信号稳定、低电位启动、抗干扰能力强、葡萄糖反应不依赖于氧气等特点;同时传感器使用的限制性外膜能改善传感器-组织界面的生物相容性、增强传感器的生物-力学特性,因此,传感器探针不易引发机体的炎症反应,确保传感器长时间稳定工作.这两大核心技术使得FGM可实现传感器工厂校准这一升级校准方式,避免了传统CGM需要患者频繁采集指尖血校准带来的痛苦和偏差,维持FGM产品在整个佩戴期间以及保质期内的准确性.

目的:探讨甲基化CpG结合蛋白2(MeCP2)和双酶信号放大电化学免疫传感器用于DNA甲基化定量检测的效果.方法:固定在纳米金(AuNPs)修饰电极表面的探针与靶DNA杂交后,将电极于37℃下与MeCP2蛋白溶液孵育,再与葡萄糖氧化酶(GOD)和辣根过氧化物酶(HRP)共同标记的MeCP2-His标签抗体(GOD-HRP/anti-His tag)反应;于含葡萄糖和对苯二酚的检测液中测试其电化学信号,建立电信号大小与DNA甲基化浓度之间的关系,确定该传感器的检测限,考察实验所设计的双酶信号放大策略的放大效果.结果:在1.0×10-14～ 1.0×10-7 mol/L范围内,电信号大小与DNA甲基化浓度的对数呈线性关系,回归方程为I(峰电流值,μA)=1.038 lgC(DNA甲基化的浓度,mol/L)+16.598,相关系数r为0.993,检出限为0.1 fmol/L;双酶标记体系的DPV峰电流最高(9.105 μA),单独HRP标记体系的DPV峰电流为1.99 μA,单独GOD标记体系的电信号极其微弱、仅为0.969 μA;重复性实验得RSD为4.6％;将传感器置于pH7.4的PBS中,4℃条件下放置28 d后,响应电流大小为最初的93.7％,表明该传感器具有较好的稳定性;与单酶标记体系相比,双酶标记体系产生的电化学信号更强.结论:采用基于MeCP2和双酶信号放大电化学免疫传感器具有较高的灵敏度,能实现痕量DNA甲基化的检测.

目的 蛋白激酶A(PKA)参与小鼠胰岛β细胞株MIN6细胞分泌胰岛素的机制尚不明确.文中旨在不同浓度的葡萄糖环境下,给予不同浓度的胰升血糖素和异丙肾上腺素(ISO)后MIN6细胞胰岛素和PKA水平变化,探讨PKA在MIN6细胞中分泌胰岛素的作用和机理.方法 体外培养MIN6细胞,在葡萄糖0、2.8、16.7 mmol/L时分别给予胰升血糖素0、500、1000 ng/L干预处理,用荧光共振能量转移(FRET)的生物传感器技术测PKA水平,用ELISA测胰岛素水平,并在添加ISO前后,检测并比较PKA和胰岛素的变化水平.结果 葡萄糖浓度2.8、16.7 mmol/L时,500 ng/L胰升血糖素(ISO+)、1000 ng/L胰升血糖素(ISO-)PKA的表达水平较500 ng/L胰升血糖素(ISO-)明显升高(P<0.05);1000 ng/L胰升血糖素(ISO+)PKA的表达水平较500 ng/L胰升血糖素(ISO+)、1000 ng/L(ISO-)明显升高(P<0.05).0 mmol/L葡萄糖时,1000 ng/L胰升血糖素的胰岛素增量较0 ng/L胰升血糖素明显升高(P<0.05).2.8、16.7 mmol/L葡萄糖时,500 ng/L、1000 ng/L胰升血糖素的胰岛素增量较0 ng/L胰升血糖素明显升高(P<0.05).未添加ISO时,细胞上清液的胰岛素含量与PKA呈正相关(r=0.810,P<0.05);添加ISO后,细胞上清液cAMP与胰岛素含量亦呈正相关(r=0.791,P<0.05).结论 基于FRET的生物传感器技术可在活细胞上实时动态检测PKA的变化,胰升血糖素以浓度递增的形式通过增加MIN6细胞内PKA的浓度来促进胰岛素分泌,且这种作用具有一定的葡萄糖依赖性.

目的 探讨持续葡萄糖监测(Continuous Glucose Monitoring,CGM)系统性能部分质量评价的思路,并设计相应的检测方法.方法 分析CGM系统的工作原理及电化学反应的基本原理,确定关键部件及性能指标,同时结合临床使用过程中的潜在风险点发掘干扰因素,设计检测方法,使用电化学工作站、恒温水浴、模拟葡萄糖溶液、精密电流源等搭建检测平台,实现对关键性能指标的检测.结果 对一款CGM系统进行实际测试,所得结果均满足制造商的声称范围,证明设计的检测方法具有可行性.结论 本文提出的CGM系统的质量评价思路和检测方法具有一定实践指导意义,能够为监管提供技术支撑.

背景:腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)是一种分子水平的能量传感器,当机体处于低能状态时能被激活进而为神经元活动提供能量,但对于时间特异性敲除AMPK与认知功能障碍发生的关系尚未清楚.目的:探讨时间特异性敲除AMPKα1/2基因小鼠海马能量代谢与突触可塑性的变化,寻找能量代谢与认知功能之间的关键分子靶点.方法:将16只6月龄携带有AMPKα1/2flox/flox和Camk2a-cre/ERT2的AMPKα1/2flox/flox+CaMk2a-cre/ERT2基因型小鼠按随机数字表分为:对照组(n=8)和AMPKα1/2敲除组(n=8).AMPKα1/2敲除组每天腹腔注射0.1 mL他莫昔芬,对照组每天腹腔注射等剂量的玉米油溶剂.两组小鼠连续注射5 d,等待7 d后,巴恩斯迷宫检测小鼠空间学习记忆能力;化学交换饱和转移成像技术(CEST)观察海马区葡萄糖代谢能力;膜片钳电生理技术检测海马CA3-CA1神经环路场电位,包括Input-output(I/O曲线)、配对脉冲易化比率以及高频刺激诱导长时程突触可塑性.结果 与结论:①与对照组相比,AMPKα1/2敲除组小鼠逃避潜伏期延长(P<0.001),接触目标洞口次数明显减少(P<0.05),目标象限所占时间显著缩短(P<0.05);②与对照组相比,AMPKα1/2敲除组小鼠海马区葡萄糖代谢水平降低(P<0.05);③与对照组相比,AMPKα1/2敲除组小鼠海马脑区,在给予不同刺激量时的电压值均显著降低(P<0.05);在基础场电位中,不同时间间隔的配对脉冲易化比率显著降低(P<0.05);④与对照组相比,AMPKα1/2敲除组小鼠海马高频刺激后兴奋性突触后电位振幅显著降低(P<0.05);⑤结果表明,时间特异性敲除AMPKα1/2基因导致海马区葡萄糖代谢水平下降,使得突触前递质释放、突触传递效能和突触可塑性受损,进而导致空间学习记忆障碍的产生.

血糖监测对糖尿病患者具有重要的意义,发展快速、准确、实时的葡萄糖检测技术已成为当今社会研究的热点.本研究介绍了无酶葡萄糖传感器的概念与分类,详细阐述了无酶血糖传感器电极的表征方法和不同类型材料在无酶血糖传感器中的应用进展,并提出了目前无酶血糖传感器应用中存在的问题,对其未来应用前景进行了展望.