Глюкозу смогут измерять по дыханию

Распространенность сахарного диабета постоянно растет как в нашей стране, так и во всем мире. По данным исследования, опубликованного в журнале The Lancet, число диабетиков на планете превысило 800 млн человек, это в четыре раза больше аналогичного показателя 1990 года. Согласно официальной статистике за 2024 год, в России диабет диагностирован примерно у 10,5 млн человек, то есть у каждого 15-го россиянина. А в Национальном медицинском исследовательском центре эндокринологии Минздрава России предупредили, что речь идет о пандемическом характере заболеваемости и «реальной угрозе народосбережению». 

С 1 января 2025 года в России реализуется федеральный проект «Борьба с сахарным диабетом» в рамках национального проекта «Продолжительная и активная жизнь». Цель проекта — увеличение ожидаемой продолжительности жизни за счет повышения качества и доступности медицинской помощи, оказываемой пациентам с сахарным диабетом.

На этом фоне ученые со всего мира ищут превентивные меры борьбы с заболеванием. Неинвазивные способы контроля уровня сахара в крови появились относительно недавно, такие методы позволяют измерять уровень глюкозы без необходимости прокалывания кожи, что снижает дискомфорт, риск инфекций и делает регулярный мониторинг более удобным. На данный момент существует всего лишь несколько иностранных решений в этой области, однако все они практически недоступны на российском рынке либо из-за отсутствия в продаже, либо в связи с высокой стоимостью медизделий. Кроме того, многие из таких устройств являются полуинвазивными. Неудивительно, что большинство пациентов по-прежнему используют традиционные методы контроля сахара в крови — глюкометры (носимые и неносимые).

Глюкоза на выдохе

Выпускник химического факультета МГУ Даниил Борисов создал инновационную разработку, предназначенную для пациентов, страдающих диабетом I и II типа, а также для людей с преддиабетом, которые нуждаются в профилактическом контроле уровня глюкозы в крови.

Идея проекта пришла к Даниилу на четвертом курсе бакалавриата химфака, когда у студентов началась дисциплина «Технологическое предпринимательство». Вел ее Иван Афанасов, когда-то сам прошедший биотех-акселератор Научного парка МГУ. Сегодня Иван — успешный предприниматель, основавший ряд компаний, выпускающих кровеостанавливающие средства. Иван прошел весь непростой путь начинающего предпринимателя и теперь заражает студентов идеей попробовать свои силы в создании инновационных разработок в медицинской отрасли, и не только.

«На тот момент у меня еще не было сформированного проекта, но я загорелся идеей попробовать свои силы в создании нужной для людей технологии, именно поэтому я решил узнать в своей лаборатории (электрохимических методов, кафедра аналитической химии), какие прикладные проекты на тот момент были в разработке. Одним из таких проектов был анализ конденсата выдыхаемого воздуха. Я обсудил эту тему с моим научным руководителем, и мы пришли к выводу, что было бы интересно изучить вопрос наличия глюкозы в конденсате, а также возможность применения нового подхода на практике», — вспоминает Даниил. Так началась работа над созданием устройства для неинвазивного определения содержания глюкозы в выдыхаемом воздухе.

Суть проекта заключалась в создании устройства, позволяющего неинвазивно, то есть без необходимости повреждения кожных покровов, и безболезненно измерять уровень глюкозы в организме с использованием конденсата выдыхаемого воздуха. В его основе лежит методика определения молекул глюкозы с помощью электрохимических методов.

По итогу первичных исследований стало ясно, что разработанное устройство будет иметь ряд преимуществ по сравнению с существующими коммерческими аналогами: полная неинвазивность, простота использования, компактность, себестоимость.

«Моей основной целью было повысить комфорт пациентам с диабетом, которым необходимо постоянно испытывать стресс при измерении уровня сахара, особенно если речь идет о маленьких пациентах», — рассказывает основатель проекта. 

В прошлом году проект стал финалистом грантового конкурса Фонда содействия инновациям УМНИК, запущенного в 2007 году и поддерживающего передовые идеи студентов, аспирантов и молодых ученых со всей России. На данный момент разработка выпускника химфака МГУ находится на завершающей стадии выполнения НИОКР: сконструирована трубка-пробоотборник, созданы электрическая схема и макет устройства.

Инновационное устройство, позволяющее неинвазивно, то есть без необходимости повреждения кожных покровов, и безболезненно измерять уровень глюкозы в организме с использованием конденсата выдыхаемого воздуха. В его основе лежит методика определения молекул глюкозы с помощью электрохимических методов

Пресс-служба Научного парка МГУ

Простой и безболезненный контроль

Сегодня Даниил работает над тестированием подхода и устройства под руководством старших коллег, которые помогают ему продвинуться в исследованиях и в разработке. Среди них: заведующий НИЛ электрохимических методов химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, доктор химических наук, профессор Аркадий Аркадьевич Карякин; старший научный сотрудник НИЛ электрохимических методов химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Егор Андреевич Андреев; доцент факультета наук о материалах МГУ имени М. В. Ломоносова Андрей Александрович Поярков; член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор Сколковского института науки и технологий и Московского физико-технического института Евгений Николаевич Николаев и старший научный сотрудник Проектного центра омиксных технологий и передовой масс-спектрометрии Сколковского института науки и технологий Алексей Сергеевич Кононихин.

Даниил продолжает обучение на первом курсе аспирантуры Сколковского института науки и технологий по направлению «Науки о жизни» в лаборатория масс-спектрометрии и параллельно ведет работу над проектом.

«Сейчас мы создаем прототип устройства и занимаемся доработкой чувствительности сенсора и стабильности измерений. Требуется оптимизация алгоритмов обработки данных для повышения точности результатов. В ближайшее время планируем проведение клинических испытаний. Ведется также работа по более глубокому изучению вопроса применимости конденсата выдыхаемого воздуха в медицинских целях, в частности поиск биомаркеров с помощью масс-спектрометрии для диагностики таких заболеваний, как рак легкого, хроническая обструктивная болезнь легких, муковисцидоз, астма... Предстоит огромная работа в рамках кандидатской диссертации, это неотъемлемая научная деятельность, но при этом очень хотелось бы, чтобы результаты обрели прикладное значение», — делится планами молодой ученый.

Измерение концентрации глюкозы непосредственно в конденсате выдыхаемого воздуха позволяет получать данные в режиме реального времени с минимальным влиянием посторонних факторов. Небольшие габариты, эргономичный дизайн и наличие экранного интерфейса уникального устройства обеспечат простоту использования как для пациентов, так и для медицинских учреждений. Стоимость же такого решения будет существенно ниже, чем импортных аналогов. К тому же в ближайших планах — разработка программного обеспечения для синхронизации прибора с мобильными устройствами и телемедицинскими платформами, что обеспечит возможность удаленного мониторинга состояния пациентов врачами. Простой и безболезненный контроль питания и образа жизни, соблюдение рекомендаций врачей и, в некоторых случаях, своевременная медикаментозная терапия смогут спасти миллионы жизней.

По материалам пресс-службы Научного парка МГУ