På vei med verdens minste glukosesensor

Diabetes blir av enkelte forskere nå beskrevet som en global «pandemi», og millioner av mennesker har et behov for kontinuerlig måling av blodsukker- (glukose) nivået. Eksisterende løsninger er imidlertid ganske plagsomme for brukeren, som å stikke seg i fingeren flere ganger om dagen, eller bruke nålesensor som må skiftes relativt ofte.

Fungerer i månedsvis

Lifecare sin Sencell-sensor derimot, kan injiseres i kroppen og måle glukosenivåene kontinuerlig. I en pågående studie har sensoren vist seg å fortsette å fungere i et in vitro (i laboratoriet) oppsett etter kliniske forsøk i mennesker over tre døgn, og har i skrivende stund kunnet vise til en operativ levetid på sju uker og tellende, ettersom studien fortsatt pågår.

Robust

– Dette er ikke mulig med en kommersielt tilgjengelig nålesensor, ifølge daglig leder Joacim Holter. Han forventer at sensoren vil demonstrere levetid på mange måneder – minst 6 – og peker på at studien har gitt en god pekepinn på robustheten til sensoren.

Internasjonalt diabetesmiljø

Lifecare, som også er med i den bergenske helseinkubatoren Eitri, er blitt en svært internasjonal bedrift, der de fleste ansatte holder til i Tyskland, med hovedkontor i Mainz og tilgang til laboratorier for mems og sensorforskning her, samt i Reutlingen. Samarbeid er innledet med Goethe-universitetet. En viktig mann på laget er forskningssjef Prof. Dr. Dr. med. Andreas Pfützner, som også leder sitt eget diabetesinstitutt. Lifecare har også satt opp en avdeling som spesialiserer seg på kjemidelen i Bath, England, og som samarbeider tett med universitetet i Bath.

Memsbrikke

Den mems-baserte sensoren måler kun 1,7 x 0,65 mm og består av to kamre der det ene er fylt med en væske med glukosebindende molekyler, mens det andre er tomt og fungerer som referanse. På den ene siden av kamrene er en semipermeabel membran som slipper igjennom glukose fra blodet. På den andre siden sitter en tett trykksensormembran i silisiumoksid, som vil registrere endringer i trykket i takt med endringer i glukoseinnholdet i kammeret.

Nanoprinting

I kanten på trykksensormembranen er det printet elektroder som det lages et lite snitt, eller spalte i, om lag 1 mikrometer bred. Som en bro over denne spalten 3D-printes det så en såkalt tunnelling resistor-stripe i metall, med en størrelse på omkring 4 x 1 mikrometer. Når sensormembranen "buler ut" vil denne nanoresistoren strekke seg - og dette kan måles. Målingen prosesseres lokalt i en ASIC, og overføres trådløst via NFC til et armbånd som brukeren har på seg. I første rekke er dette nyttig for brukeren selv, men resultatene kan også overføres til en annen enhet for analyse.

Blir trådløst

- I de kliniske forsøkene som er gjort til nå har utlesningen foregått via en ledning, av praktiske årsaker, forklarer Holter. - Men parallelt jobber vi sammen med IMS Chips Stuttgart som skal utvikle en miniatyrisert ASIC samt radiokommunikasjonen. Sensoren drives av konduktiv energi fra armbåndet, noe som gjør at den kan fungere i månedsvis, i motsetning til dagens løsninger, fremholder han.

Produksjon i Norge?

- Nå er vi i ferd med å bygge opp produksjonsfasiliteter i Tyskland. Det er krevende prosesser, ikke minst når det gjelder 3D-printing i nanoskala, og sammenstilling av tynnfilmbrikke, semipermeabel membran og trykkfølermembran med elektroder, ASIC og det hele, forteller Holter. En prosess som er krevende å automatisere er f.eks. fylling av sensorkamrene med glukosebindende væske. Volumet er kun 150 nanoliter og prosessen må gjøres i klimakammer for å hindre fordampning, legger han til. Likevel har selskapet ønske om å bygge opp en slik avansert linje i Norge. – Det er målet, smiler Holter.

Kunstig bukspyttkjertel

Og ambisjonene stopper ikke der. Lifecare deltar i flere EU-prosjekter, og har blant annet fått midler til å delta i prestisjeprosjektet FORGETDIABETES, der målet er å utvikle en kunstig bukspyttkjertel som regulerer insulinnivået automatisk. Der er de også vurdert som «Market Ready» og ranket blant de 14% beste innovasjonene som får EU-midler.

Flere anvendelser

Ikke nok med det, i tillegg til glukosebindende molekyler jobber selskapet også med kjemier for å binde andre molekyler. – I teorien kan vi lese alt som kan fanges i kroppen. Jeg tror vi kan presentere interessante nyheter om kort tid, avslutter Holter.