导语：近年来，随着全球糖尿病的兴起，越来越多的受试者正遭受由主流商用血糖仪的侵入性引起的疼痛和感染。无创血糖监测技术已成为国际研究课题和新方法，可为广大患者带来更为方便的监测技术。随着可穿戴技术和透皮生物传感器的飞速发展，无创血糖监测将在市场上变得更加高效且更具竞争力。
糖尿病是人类中最常见的终身慢性疾病之一，它主要是由人体遗传因素、免疫失调等因素引起的，导致胰岛功能下降和胰岛素抵抗等，导致体内葡萄糖水平失衡，表现为葡萄糖代谢异常和高血糖症。糖尿病分为1型和2型。胰腺中胰岛素分泌不足会导致1型糖尿病。另一方面，2型糖尿病主要是由于胰岛素抵抗和胰岛素引起的胰岛素使用效率低下患者的敏感性降低。糖尿病发病率高，并发症多，病因广，治愈困难，对人体健康造成其他严重危害。因此，许多相关领域已积极致力于糖尿病的研究。
血糖监测技术分类
根据血糖测试是否对人体皮肤造成伤害，可以将其简单分为有创血糖监测和无创血糖监测。
1、有创血糖监测
目前，有创血糖检测技术已成为主流、便捷且实用的技术，因此医院和家用血糖仪都先采用采血的方法，然后再进行体外分析以进行血糖测量。在医院中，早上从空腹的受试者中抽取血液，并通过自动生化分析仪精确测量血糖浓度。尽管该方法的结果是精确的，可作为诊断糖尿病的重要依据，但由于其过程繁琐，检测时间长且静脉抽血量大，因此不适合连续监测糖尿病患者。
血糖自我监测是指在特定时间点监测血糖浓度，通常使用家用电子血糖仪完成。但是，家用血糖监测器通常使用葡萄糖氧化酶生物传感器，用一次性纸条收集指尖血液，并通过纸条的化学反应电流确定血糖浓度。便携式血糖仪的显着优势是价格便宜，易于操作，相对准确的数据以及每天多次监控，这是商用血糖仪在家庭中广泛使用的原因。但是，它的缺点也很明显。
由于在每次测试之前从指尖取了一定量的血液，因此皮肤会被深深地刺穿。随着采血频率的增加，患者指尖的伤口难以及时愈合。它不仅增加了外部环境感染的风险，而且在每天采血之前，患者将遭受巨大的痛苦和压力。另一方面，试纸和针头都是一次性消耗品，而且，试纸的保质期不长，保管不当会影响血糖检测值的准确性。
医疗保健指南建议血糖自我监测每天应给药4次，在生病或控制不佳时应增加至每天10次。但是，一些报告表明，约40％至50％的糖尿病患者未遵循指南。不准时注射胰岛素可能导致严重的糖尿病并发症，如糖尿病酮症酸中毒、心血管疾病、失明、中风和神经衰弱。此外，过度的胰岛素治疗可能会导致血糖突然急剧下降，从而可能导致癫痫发作，昏迷甚至死亡。而且当前的血糖自我监测方法使患者感到不适，需要改进。
2、无创血糖监测
无创血糖监测，即非侵入性血糖监测，是指在不损害人体组织的情况下检测人体血糖。用于非侵入性血糖检测的方法很多，通常可以分为光学方法，微波方法和电化学方法。光学方法包括近红外反射光谱法、偏振旋光法、拉曼光谱法、荧光法、光学相干断层扫描等。除了人血中的葡萄糖外，其他生物流体（如唾液，眼泪，汗水、间质液等）中也有大量的葡萄糖。
利用生物流体和血糖值之间的相关性，电化学方法通常可测量体液中的葡萄糖含量，并在算法或数据模型校准后间接获得血糖值。间质液中的葡萄糖范围最接近健康和糖尿病患者的血糖范围，这为间质液葡萄糖传感器的开发提供了理论基础。
大量的研究工作表明，间质液血糖与血糖之间存在时滞现象，即间质液反映血糖水平的变化有一定的延迟，范围约为4-10分钟。透皮生物流体提取一般采用反向离子电渗技术，可以达到快速提取间质液的目的。
非侵入性血糖监测的研究进展
新型无创血糖检测方法可提供连续实时血糖监测，解决了传统的有创血糖仪需要重复指尖采血的局限性，使糖尿病患者可以监测他们的血糖。方便自身血糖水平的实时调控，具有广阔的市场应用前景。当前，无创血糖监测方法通常分为三类：光学方法，微波方法和电化学方法。
通常，光学和微波方法的优点在于其高度非侵入性和连续监测而不会刺激人体不适。然而，就研究现状而言，测量值可能与实际血糖值不高度相关，并且线性范围较窄，因此应要求进行后续算法校正。尽管传感器的灵敏度有所提高，随之而来的还有其他问题，例如高昂的原材料成本和不合适的批量生产等。
在光学，微波和电化学方法范围内，所有这些技术都是间接而非直接估算血糖水平，因此实测血糖水平与实际血糖水平之间存在差异，需要进行后续校正。然而，与光学和微波方法相比，电化学方法在无创血糖商业化的前景中具有更多的优势。将来，如果能够在非侵入式电化学传感器的第三代工程酶和电极材料方面取得突破，将解决灵敏度、舒适度和成本等问题。
结语：在未来的研究中，非侵入性血糖监测技术如果可以结合更多与血糖相关的物理参数，例如pH值、温度、湿度、频率等，和其他生物标记物来校正测量结果，以提高无创皮肤葡萄糖测量的准确性及其与血液的相关性血糖水平，并实现对高血糖和低血糖患者的连续监测，这可能是该解决方案更为主流和可行的方向。总而言之，未来有将一系列功能模块集成到可穿戴设备上的趋势，这需要生物材料、医学、计算机科学、电化学和其他领域之间的跨学科和横向合作。
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