连续血糖监测对于重症糖尿病患者至关重要，但目前仍然没有可供临床使用的长效植入式葡萄糖传感器面世。本文介绍了连续血糖监测用传感器分类，重点探讨了传感器植入后的失效机制，指出了提高传感器植入寿命的途径及注意事项，并展望了植入式葡萄糖传感器的未来研究方向。
引用本文： 余江渊, 李崭虹, 陈诚, 陈云霞, 朱志刚. 血糖监测用植入式传感器的研究进展. 生物医学工程学杂志, 2016, 33(5): 991-997. doi: 10.7507/1001-5515.20160159 复制
0 引言
糖尿病患者目前主要采用第2代手持式血糖仪进行个人检测，Ⅱ型糖尿患者每天至少需要检测2次，Ⅰ型糖尿患者每天需要检测4次，来判断血糖的波动趋势。这种方式相对简便、廉价，但无法掌控血糖波动变化趋势及规律，特别是不可预测由低血糖昏迷导致的患者死亡。国际学术界普遍认为：对糖尿病患者血糖浓度进行连续监测是最佳诊疗方式，特别适合重症糖尿病患者。因此，人们期待一种血糖检测性能稳定且能够连续工作一个月以上的植入式葡萄糖传感器，并能在血糖浓度超过限值时进行警报，从而有助于医生指导临床用药，控制病情。理想情况下，连续血糖监测(continuous glucose monitoring，CGM)设备与胰岛素输送泵联用，构建闭合回路系统(closed loop)，也就是所谓的人工胰脏，可以模仿胰脏功能来定量输出胰岛素，从而控制血糖浓度的波动[1-2]。本文围绕连续血糖监测用传感器，首先介绍传感器发展的现状，然后探讨传感器植入体内后的失效机制，再指出提高传感器寿命的几种途径，以及制备过程中的几个注意事项，最终对全文进行小结并提出展望。
1 血糖连续监测用传感器的分类
血糖连续监测用传感器可根据技术方法和侵袭程度来分类。其中，技术方法可以分为电化学法[3]、微透析[4]和无创近红外技术[5]等；根据伤害方式分为侵入式和非侵入式；根据侵入程度，又分为微创型和全植入型。市面上的多数植入血糖仪都属于微创型，即将细针状传感器探头直接刺入皮下，基座和数据部分固定在皮肤上。电化学葡萄糖传感器因其具有检测精度高、选择特异性好、寿命长、体积小与成本低等优点，目前在连续血糖监测传感器的市场份额上遥遥领先于其他类型的传感器。而全植入式传感器，将整个系统设计成密封式，包括电源、控制电路、无线通讯数据传输、用户界面、数据库等部分，其中用户界面和数据库是体外部分，它接收传感器数据并转换成相应的血糖信号，是使用者与系统交流的媒介。由于技术上的原因，目前市面上还未出现全植入式动态血糖监测产品。
2001年美国加州Cygnus公司推出曾经轰动一时的GlucoWatch无创血糖监测产品后，新技术方法和新产品不断涌现，其主要方法包括：①电化学；②基于微渗透技术的检测，如提取汗液、唾液等；③基于红外或拉曼等光谱学研究。2014年以色列盈通格利有限公司全球首次推出糖无忌(GlucoTrack)不扎手指无创血糖仪新技术，通过无痛无创的“夹耳朵”方式监测血糖，而且可以实现多次重复检测。GlucoTrack同时采用了超声(检测声波穿过耳垂的速度)、电学(电导率变化)和热量(组织的热传输行为)三种检测方法，以提高测量准确性。如表 1所示，列举并比较了全球几种商品化连续葡萄糖检测仪器的性能。
表1
几种商品化连续葡萄糖检测仪器的比较
Table1.
Comparison of several commercially available continuous glucose monitoring devices
尽管无创血糖监测研究非常热门，但作者认为最有发展与应用前景的血糖连续监测方法是基于电化学原理的皮下植入式微创型葡萄糖传感器。这是因为此类传感器体积小，且酶对葡萄糖具有高选择性和灵敏度，也是目前使用最广泛、商品化最成熟的方法[6]。如表 1所示，多款产品已经被美国食品药品监督管理局(food and drug administration, FDA)认证，并且在医院有着广泛应用。基于电化学的植入式传感器的检测原理同体外检测基本一致，其测试原理已经历了三代传感器类型的发展[7]，主要作用机制如图 1所示。目前，植入式传感器的最大瓶颈是传感器的使用寿命只有3~5天，这是因为传感器植入机体组织后，会受到多种机制影响而失效，具体解释见下一章节。因此，制备高效长寿命的传感器是连续血糖监测的关键环节。