Norsk teknologi kan gjøre livet lettere for diabetikere

Lifecare i Bergen utvikler en sensor som skal gi pålitelige data om blodsukkeret – glukosenivået – for å gjøre livet lettere for diabetikere. Den skal ligge like under huden i håndleddet. Der skal den ligge lenge og klare seg uten noen form for kjemikalier.

Det har vært gjort svært mange forsøk på å måle glukosenivået uten å penetrere huden, men det har vist seg vanskelig. Foreløpig er det sensorer koblet til en nål gjennom huden som brukes, eller regelmessige stikk i fingeren for å hente ut en liten bloddråpe som kan sjekkes mot en sensorstripe på papir. Gjerne seks til åtte ganger om dagen.

De sier seg selv at dette er noe små barn misliker sterkt.

Knøttliten

Den nye sensoren som utvikles av Lifecare vil være på størrelse med et riskorn. Kjerneteknologien vil få en størrelse på 0,65x1,7x0,13 mm. Selv om den skal bygges inn i en liten beholder med elektronikk og en spole for å kommunisere data og strøm, vil den lett kunne plasseres under huden med et lite nålestikk.

Det har vist seg veldig vanskelig å måle glukosenivået uten å stikke i huden selv om mange har prøvd med ulike teknologier. Derfor er den vanlige metoden i dag å stikke en nål inn i bukfettet, kalibrere den og måle et par uker før den må skiftes.

De fleste slike målere er basert på at de bryter ned glukosen og lager et signal på basis av det. Jo høyere konsentrasjon, jo flere molekyler brytes ned. En slik prosess tar litt tid og det gjør at målingen ikke reflekterer sann tid.

Osmotisk trykkmåling

Teknologien til Lifecare, som de kaller Sencell, er i stedet basert på å lese av osmotiske trykk. Sensoren inneholder to svært små kammer som er avstengt med en semi-gjennomtrengbar membran. Det ene kammeret er et referansekammer med saltvannsoppløsning. Det andre kammeret inneholder Concavelin A og dekstran som er biopolymerer fremstilles av glukose.

Elektrokjemiske reaksjoner som følge av forholdet mellom glukose, Concavelin A og dextran påvirker det osmotiske trykket i det reaktive kammeret – som da vil avvike fra kroppens trykk, som avleses ved hjelp av referansekammeret. Sensorens to kammer er åpen i form av en keramisk semi-gjennomtrengbar membran, som gjør at mengden av glukose i kroppen hele tiden utlignes i de to kammerne ved diffusjon. Mens glukose kan vandre fritt gjennom membranen er Concavelin A og dextran større molekyler som ikke kan forlate det reaktive kammeret gjennom den semi-gjennomtrengbare membranen.

I det reaktive kammeret vil Concavelin A binde seg til Dextran, men ved forekomst av glukose vil dextran fortrenges og da øker trykket i det innerste kammeret. Når konsentrasjonen av glukose synker, vil bindingen mellom Concavelin A og dextran gjenopptas og trykket faller. Det parallelle referansekammeret med saltoppløsning inneholder ikke de glukose-bindende molekylene og vil følgelig ikke påvirkes av endringer i glukosenivået. Dette kammeret benyttes for å øke nøyaktigheten i målingen.

Forskjellen i trykk mellom de to kammerne kan måles med en ørliten nanotrykksensor basert på en nanostrekklapp. Den er en ørliten bjelke som endrer motstand på grunn av bevegelse når trykket i de to kammerne endres. Når glukosenivået i vevet går ned, vil glukosen diffundere tilbake gjennom membranen og trykket synke.

– Prekliniske tester har vist at vi har like stor nøyaktighet som de målerne som brukes i dag. I tillegg trengs det ingen kalibrering. Sensoren kalibrerer seg selv når den plasseres under huden og trenger ikke mer, sier administrerende direktør i Lifecare, Joacim Holter.

Skal krympe

Fram til nå er det selve trykksensoren, som har vært brukt til å måle blodsukkeret i griser, som har satt begrensningen i størrelse. Nå er Lifecare i ferd med å erstatte den med den nye knøttlille trykksensoren de har utviklet.

– Den nye måleren er minst like nøyaktig som den vi har brukt i prototypene og den har attpå til bedre oppløsning. Vi har eksemplarer som er printet ut, men foreløpig uten elektronikk, sier han.

Lifecare har tatt ut et patent på sensorprinsippet de har utviklet som varer til 2037. I tillegg har de søkt patent på kjemien de benytter.

Sender data

Lifecare tror plasseringen i håndleddet egner seg svært godt til å kommunisere med en smartklokkeliknende terminal på håndleddet. Distansen vil være svært kort og enheten vil kunne indusere tilstrekkelig strøm i sensoren for å drive både målinger og kommunikasjon.

– Vi jobber med ledende selskaper som driver med slik teknologi. Det er mange eksempler på slik bruk av teknologi på andre områder. Jeg tror at slik teknologi vil bli en integrert del av fremtidens smartklokker, sier Holter.

Lenger inn i kroppen

Etter hvert som teknologien utvikler seg, tror Lifecare de kan utvikle sensorikken til å måle i selve blodstrømmen. Det vil gi reelle glukosedata mye raskere enn i vevsvæsken. På den annen side er det nettopp i vevsvesken dagenes mest avanserte løsninger for glukosenivå gjennomføres, og dette er fullt ut anerkjent både medisinsk og fra pasienter. De tror også et teknologien kan brukes til å måle mange andre stoffer i blodstrømmen slik som melkesyre, ketoner oksygen og andre.

– Vi starter med glukose, men dette er også en sensorplattform som vil kunne gjøre veldig mange andre viktige kontinuerlige målinger over lang tid som kan forbedre helsen til folk. Tradisjonelle målinger som involverer nåler og apparatur er kostbart og ikke alltid like enkelt, sier han.

Snart

Lifecare skal teste ut den nye mikrosensoren i første halvår og har et mål om å oppnå CE-merking allerede neste år. De tror den kan være på markedet i 2024 til en kostnad på rundt halvparten av hva de billigste eksisterende løsningene for glukosesensorer i dag koster, men den store forskjellen ligger i levetiden som de estimerer til et halvt år eller mer.

­– Dette er ikke medisin, dette er et måleinstrument, og da er godkjenningsprosessene mye raskere, sier Holter.

Produseres i Tysland

Planen er å produsere sensoren i Tyskland, men selskapet har svært lyst til å produsere det i Norge om det er praktisk mulig.

– Vi kommer antakelig ikke til å selge denne selv. Det er mye mer fornuftig å gå gjennom partnere. Det kan være aktuelt å bruke en abonnementsmodell med en månedlig avgift som inkluderer sensoren, utleseren og en app på telefonen, sier han.

Stort marked

Det mangler ikke på mulige kunder. Det er nesten 600 millioner diabetikere i verden, selv om bare halvparten er diagnostisert. Rundt en tredjedel trenger å få regulert blodsukkeret. I Europa, USA og Kina er det nesten 250 millioner diabetikere som årlig betaler opptil 2000 euro for blodsukkermålere.

– Vi har størrelsen, prisen og varigheten av sensoren. Vår løsning vil være betydelig billigere enn eksisterende løsninger og det kan gi langt flere muligheten til å regulere blodsukkeret enn i da, sier Holte.

Selv om sensorprinsippet vil kunne så et stort marked innen blodsukkermåling kan det samme prinsippet brukes til å måle andre kroppskjemikalier. Laktose er et av mange som peker seg ut.

– Vi jobber også i et Horizon 2020-prosjekt for å lage en kunstig bukspyttkjertel, sier Holte.