Determinação de níveis de glicémia

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1 Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica Determinação de níveis de glicémia Fisiologia de Sistemas Pedro Castel-Branco, nº Mafalda Sottomayor Negrão, nº Matilde Neffe, nº Ana Filipa Afonso, nº 66174

2 Introdução A diabetes, considerada uma das pandemias do século XXI, é uma doença do sistema endócrino, caracterizada por um aumento da concentração de açúcar no sangue. Este aumento pode ter duas causas, dividindo-se então a diabetes em Tipo 1 e Tipo 2. No tipo 1, existe uma destruição por parte do sistema imunitário das células beta do pâncreas (que produzem insulina). A insulina é a hormona responsável pela absorção de glicose pelas células. No tipo 2, muito comum em indivíduos obesos, o pâncreas consegue produzir insulina, mas o organismo apresenta resistência à sua acção. Deste modo, os diabéticos de tipo 1 e os de tipo 2 em que a doença está num estado mais avançado precisam de administrar insulina por outra via (normalmente por injecções diárias). Mas como é que o doente sabe que quantidade de insulina deve injectar ou que quantidade de hidratos de carbono consumir? É esse o objectivo do nosso trabalho, investigar como funcionam os aparelhos medidores de glicémias. Os aparelhos de medição Um medidor de glicémia (vulgo glucómetro ) é constituído pelo medidor propriamente dito (com um ecrã onde aparecem os resultados), por um dispositivo de punção capilar, pelas lancetas e pela tira de teste. Como funcionam Figura 1: Um medidor de glicemia e os seus componentes. Instruções: Coloca-se a tira de teste na ranhura do medidor. Pica-se o dedo (depois de desinfectado) utilizando o dispositivo de punção capilar com uma lanceta. Encosta-se a extremidade da tira à gota de sangue. Desinfecta-se o local da punção. Visualisa-se o resultado do teste no ecrã. Remove-se a lanceta do dispositivo de punção capilar. Os actuais medidores de glicemia funcionam com base na reacção entre a glicose e uma enzima que catalisa a oxidação da glicose (normalmente chamada glicose oxidase ). Nesta reacção, a glicose é oxidada em peróxido de hidrogénio e ácido glucónico. Na primeira geração de glucómetros portáteis, o peróxido de hidrogénio produzido na reacção de oxidação reage com uma base receptora de oxigénio. Quando oxidada, a base

3 muda de cor e a intensidade da mudança de cor é proporcional à concentração de glicose. O glucómetro mede a quantidade de luz reflectida ou absorvida pela superfície da tira para determinar a intensidade da mudança de cor (i.e., uma medição fotométrica). Os dispositivos de segunda geração já incorporam uma célula electroquímica e medem a intensidade da corrente produzida pela reacção de oxidação da glicose, sendo a concentração de glicose proporcional a essa corrente. Utilizam, portanto, um processo electroquímico. Este método pode ser classificado com base no princípio electroquímico utilizado: amperometria ou coulometria. Nos métodos que utilizam sensores amperométricos, quando se aplica a amostra de sangue no eléctrodo, a glicose existente no sangue reage com os reagentes químicos presentes no eléctrodo. Esta reacção produz uma pequena corrente eléctrica que é medida, aparecendo depois o resultado no visor do sensor. Os dispositivos que utilizam esta tecnologia requerem uma amostra significativa de sangue (4 a 10 µl) embora apenas uma pequena porção seja utilizada. Contudo, os sensores amperométricos podem medir resultados pouco precisos em certas condições, tais como variações na temperatura ou no hematócrito. Nos dispositivos baseados em medições coulométricas, toda a amostra de glicose é convertida numa carga electroquímica e usada para medição. Assim, 0.3µL bastam para aferir o valor de glicose presente. Além disso, as medições baseadas nesta técnica são insensíveis a alterações da temperatura e do hematócrito. Outra grande vantagem destes dispositivos é a possibilidade de ser usado noutros locais, onde existem menos terminações nervosas (ex: braço ou coxa). Outro grande avanço na monitorização da glicose no sangue foi conseguido pelo GlucoWatch, desenvolvido pela Cygnus Therapeutic Systems. A novidade deste método é que extrai e mede linfa intersticial a partir da pele, onde praticamente não existem terminações nervosas, tornando a medição virtualmente indolor. As leituras de glicemia podem ser feitas de 20 em 20 minutos durante 12 horas. Os valores são mostrados no dispositivo, que é usado no pulso como um relógio vulgar. Um alarme avisa o doente quando a glicemia está muito alta (hiperglicemia) ou muito baixa (hipoglicemia). Contudo, este sistema possui algumas desvantagens, inculuindo a necessidade de uma calibração diária, um período de aquecimento do relógio longo (3 horas) e um custo elevado, tanto do aparelho como das tiras de medição. Figuras 2 e 3: GluccoWatch e o seu método de funcionamento (uma iontoforese invertida.

4 Perspectivas de Futuro O próximo passo na monitorização de glicose no sangue é o desenvolvimento de métodos não invasivos (dispositivos de terceira geração) de medição de glicose - as amostras são obtidas sem interacção directa com tecidos humanos. Os medidores do futuro obterão as amostras utilizando vários métodos (espectrais, ópticos, térmicos, electromagnéticos) que podem ser detectados à distância. Os protótipos mais promissores utilizam tecnologias de radiação. Existem muitos dispositivos promissores para efectuar medições não invasivas, embora não se possam aplicar ainda a medições feitas em casa. As pesquisas têm evoluído no sentido de fornecer aos doentes medições contínuas de glicemia, para que estes possam monitorizar de perto as oscilações de glicose no sangue e alterar de imediato a terapia de acordo com as leituras. Espera-se que este tipo de controlo melhore a qualidade de vida dos doentes e que diminua as complicações a longo prazo relacionadas com a diabetes. Por isso, estão-se a desenvolver sensores que possam ser implantados no diabético, permitindo ao doente acompanhar continuamente a variação de glicemia. Os sensores mais estudados são eléctrodos amperimétricos enzimáticos - a enzima glicose oxidase é imobilizada num eléctrodo com carga, sendo a concentração de glicose monitorizada por mudanças no fluxo da corrente. Estas são causadas pela produção de peróxido de hidrogénio, catalisada pela enzima. Normalmente o sensor tem o aspecto de uma agulha muito fina ou de um fio flexível, com o elemento sensor na ponta, e é implantado no tecido subcutâneo. Estes sensores são classificados como pouco invasivos e a sua implantação subcutânea evita problemas de septicemia, coágulos e embolias, potencialmente associados a colocações intravasculares. A associação entre um implante com um sensor deste tipo e uma bomba de insulina (dispositivo que injecta insulina no organismo automática e continuamente) será uma forma de pâncreas artificial. Acredita-se que poderá ser uma realidade no mercado a médio/longo prazo. Conclusão A investigação na área da diabetes durante o século XX conseguiu proporcionar aos diabéticos uma vida praticamente normal. Os medidores de glicemia conseguiram com que os doentes, de uma maneira relativamente simples, pudessem seguir de perto a concentração de açúcar no sangue e com isso saber aproximadamente que quantidade de hidratos de carbono consumir ou que volume de insulina injectar. Estes aparelhos são cada vez mais rápidos e precisos a calcular o valor de glicemia e necessitam de gotas de sangue cada vez menores. Contudo, ainda não permitem um acompanhamento contínuo da glicemia nem tão pouco adquirir o sinal de uma forma não invasiva. É em aparelhos que consigam fazer isso que se centra a investigação nos dias de hoje.

5 Bibliografia PICKUP, John, et. al., In vivo glucose sensing for diabetes management: progress towards non-invasive monitoring Emerging Technologies in Diabetes Care, About.com: Health Topics A-Z, Glucose Sensing glucosesensing.htm