2016年4月21日

低成本糖尿病筛查的前沿工具

贡献:莫莉·埃克曼，莎拉·里特，汉詹·梅塔

就在不久前，发展中国家的健康灾难几乎仅限于艾滋病毒/艾滋病、小儿麻痹症和结核病等传染性疾病。随着生活条件的改善，健康风险已经转向更接近发达国家的风险。糖尿病、心脏病和癌症等非传染性和慢性疾病的发病率在全球急剧增加。特别是，发展中国家久坐不动的生活方式和不断变化的饮食导致2型糖尿病的诊断激增，影响着从印度、南亚到非洲的人们。

但问题可能比诊断率所显示的更严重。国际糖尿病基金会(IDF)估计，三分之二的糖尿病人群仍未确诊。不幸的是，在资源有限的国家，卫生系统无法应对这种“双重疾病负担”。实施糖尿病筛查有可能在疾病发展的早期发现这些未确诊的个体，并减少有害的并发症。

那么，如何对数亿人进行糖尿病筛查呢?最早的糖尿病筛查是由印度的医生记录的，他们注意到蚂蚁和蜜蜂会被糖尿病患者的尿液吸引。糖尿病患者会以葡萄糖的形式向尿液中释放更多的糖，从而吸引昆虫。目前的筛查方法依赖于同样的原理，测量血液或尿液中的葡萄糖。另一个常见的筛查工具是风险评估问卷。

这些方法在西方国家被广泛使用，但发展中国家缺乏大规模分析血液样本的资源，而且筛查测试的分发成本很高。发展中国家的卫生系统主要依赖外部资金，糖尿病项目仍然资金不足。[5]。

然而，这些障碍为社会企业家提供了机会。许多小组正在研究创新的、低成本的方法，以在资源有限的环境中筛查糖尿病。以下是目前正在开发的9种主要方法。

用于血液检测的喷墨打印

克莱姆森大学生物工程系的一组学生重新利用了一台喷墨打印机来开云全站app登录官网入口下载制造低成本的血糖试纸。通过用特殊的酶取代墨水，该团队能够打印出葡萄糖存在时变色的试纸[6]。开云体育体育赛事这种贴片的成本仅为市售贴片的5%。

用于尿液分析的喷墨打印和冲压

我们的团队，宾夕法尼亚州立大学的人道主义工程和社会创业(开云全站app登录官网入口下载HESE)项目和约克大学创办的社会企业REACH Diagnostics，正在应用喷墨打印技术制造低成本的尿液分析试纸，作为血液检测的替代方案。其他组织也在尝试类似的策略。目标是在交通不便、资源匮乏的地区建立当地的制造中心。把它们放在那里简化了供应链，使糖尿病筛查更容易获得

我们宾夕法尼亚州立大学的这些项目也正在开发一种方法，将化学分析冲压到专用滤纸上，用于打印机维护困难的领域。

微流体装置

哈佛大学Whitesides实验室开发了一种廉价的微流体设备，称为μPAD，可用于筛查各种相关疾病[8]。像试纸一样，这种基于纸张的系统在某些生物标志物(如葡萄糖)的存在下会改变颜色。开云体育体育赛事该团队正在研究一种综合远程医疗系统，无论位置如何，医生都可以对颜色变化进行分析。开云体育体育赛事

呼吸测量

人类呼吸中存在的许多挥发性有机化合物(VOCs)可以用于筛查或诊断目的。特别是，丙酮是一种化合物，当它在呼气时释放出来时，它是糖尿病[10]的标志。几个小组已经开发出初步的生物传感器，可以检测呼吸中的丙酮[11]，[12]。这些设备尚未在临床环境中用于检测糖尿病，因此它们作为筛查设备的敏感性和特异性仍然未知。

化学生物传感器并不是检测呼吸中丙酮的唯一选择。Bee Healthy是一家社会企业，也是2014年霍特奖的决赛选手，他们正试图训练蜜蜂对空气样本中特定浓度的丙酮做出反应。蜜蜂对空气中的化学信号的敏感度是人类的数万倍，通过经典条件反射很容易训练。蜜蜂健康团队已经成功地利用蜜蜂来识别糖尿病患者，成功率为70%。虽然这种方法的灵敏度可以提高，但用蜜蜂来筛查糖尿病是有希望的。

Nanoparticle-based传感器

剑桥大学的一组研究人员利用纳米技术制造了一种低成本、可重复使用的葡萄糖传感器[14]。当尿液样本中含有葡萄糖时，嵌入水凝胶中的银纳米颗粒会出现波长漂移，因此会出现可见的颜色变化。开云体育体育赛事该传感器可以在不影响精度的情况下使用数百次，尽管复杂的制造过程需要专门的培训和设备。

握力

宾夕法尼亚州立大学HESE项目的一个团队研究了在发展中国家使用握力(HGS)与简单的风险因素评估相结合来筛查糖尿病个体的可行性。目前有几家公司生产廉价而耐用的手动测功机，这使得HGS成为资源受限环境下可行的测量指标。目前使用HGS的筛选算法需要改进，以提高该方法的敏感性和特异性。

皮肤的生物标志物

医疗设备公司Miraculins正在将Scout DS®商业化，这是一种糖尿病筛查设备，使用光来检测皮肤[16]中的特定生物标志物。因为这种方法并不比用手电筒照病人的手臂更有害，它有可能避免侵入性手术固有的风险，比如感染。然而，在发展中国家采用这种设备之前，还需要对其进行修改以降低成本。

指甲剪

来自比利时根特大学的一组研究人员正在研究使用指甲剪作为无创糖尿病筛查的一种途径。研究小组观察到，糖尿病患者的指甲中含有一种特定糖尿病标志物的水平明显更高。使用指甲屑代替血液避免了安全和储存问题，这使得基于血液和尿液的筛查方法复杂化。

所有这些方法都是有希望的替代方法，有可能比传统的血糖测试更适合发展中国家。

健康计划的基础:社区卫生工作者

实施大规模糖尿病筛查项目的最大挑战之一是覆盖农村和服务不足的人群，这些人可能住得离最近的诊所或医院很远。许多国家建立了社区卫生工作者(CHW)方案，以改善这些人群获得保健的机会。可以利用CHW网络为农村地区的人们提供糖尿病筛查。此外，社区卫生工作者(其中大多数是志愿工作)可以向社区成员出售糖尿病筛查测试，以获得收入。经济激励措施不仅能激励社区卫生工作者进行糖尿病筛查，还能让他们更灵活地继续履行其他保健职责。此外，证明健康筛查服务的财务可行性可能会对社区产生更大的积极影响。2009年，宾夕法尼亚州立大学的学生在肯尼亚的尼耶里创办了Mashavu社会企业，培训社区卫生工作者提供基本的健康检查，并收取少量费用。开云体育体育赛事从那时起，当地成立了30多家企业，提供一些基本的医疗服务，比如血压测量。

虽然糖尿病筛查只是在发展中国家改善糖尿病识别和管理的第一步，但它是提高人们对这种疾病的认识并激励个人寻求进一步治疗的重要途径。

参考文献

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V. Hall, R. W. Thomsen, O. Henriksen和N. Lohse，“1999-2011年撒哈拉以南非洲的糖尿病:流行病学和公共卫生影响。一个系统的回顾。”BMC公共卫生，第11卷，no。2011年1月，第564页。

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[7] A. Ranslow, D. Crompton, K. Mehta, P. Butler和J. Adair，“用喷墨打印诊断试纸增强社区卫生工作者的能力”Procedia Eng。， vol. 107, pp. 205-214, 2015。

[8] A. W.马丁内斯，S. T.菲利普斯，G. M. Whitesides，和E. Carrilho，“发展中国家的诊断:基于纸张的微流体分析设备。”分析的化学。，第82卷，no。1，页3-10,2010年1月。

[9] A. Riley, S. Krisher和K. Mehta，“呼吸和空气分析:在资源贫乏环境中的应用”，Procedia Eng。， vol. 107, pp. 215-222, 2015。

[10] Z. Wang和C. Wang，“呼吸丙酮是糖尿病的生物标志物吗?呼气丙酮测量的历史回顾呼吸储备。，第7卷，no。3、第037109页，2013年9月。

[11]叶敏，p - j。Chien, K. Toma, T. Arakawa和K. mitayashi，“一种丙酮生物嗅探器(气相生物传感器)，能够评估呼气中的脂质代谢。”Biosens。Bioelectron。， 2015年11月，第73卷，第208-13页。

[12] T. I. Nasution, I. Nainggolan, S. D. Hutagalung, K. R. Ahmad和Z. A. Ahmad，“利用壳聚糖基传感器检测低浓度丙酮的传感机制”，传感器执行器B化学。， 2013年2月，第177卷，第522-528页。

“让我们用蜜蜂来探索糖尿病(说真的——它可以在城市贫民窟工作)|公共健康。”“(在线)。可用:http://commonhealth.wbur.org/2014/08/lets-explore-diabetes-with-honeybees。(访问:21 - 3月- 2016)。

A. K. Yetisen, Y. Montelongo, F. da Cruz Vasconcellos, J. L. Martinez-Hurtado, S. Neupane, H. Butt, M. M. Qasim, J. Blyth, K. Burling, J. B. Carmody, M. Evans, T. D. Wilkinson, L. T. Kubota, M. J. Monteiro，和C. R. Lowe，“可重复使用的，稳健的，精确的激光生成光子纳米传感器。”Nano。，第14卷，no。6，页3587-93,2014年6月。

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[16]“奇迹素-糖尿病项目。“(在线)。可用:http://www.miraculins.com/diabetes_program.aspx。[访问:05 - 4月- 2016]。

[17] a . S. Kishabongo, P. Katchunga, E. H. Van Aken, M. M. Speeckaert, S. Lagniau, D. Husein, Y. E. Taes和J. R. Delanghe，“糖化甲蛋白:一种检测发展中国家糖尿病的新方法。”太。地中海,Int。健康，第19卷，no。1，页58-64,2014年1月。

标签:糖尿病，医疗设备，微流体