【技术科普】一文读懂连续血糖监测(CGM)技术原理

柏医健康 3,535 2023-11-22

持续葡萄糖监测系统(CGMS)通过葡萄糖传感器监测皮下组织间液的葡萄糖浓度变化,可以提供更全面、更持续的血糖信息,那么实现持续监测背后主要技术原理是什么?今天,小编就带大家简单了解下。

众所周知,CGM通常采用酶电极技术,通过监测葡萄糖氧化酶催化下的葡萄糖氧化反应产生的电信号来测量葡萄糖浓度,整个系统包含传感器、发射器、接收器三大组成部分,其中传感器是CGM系统壁垒最高、最核心的部件,直接决定CGM系统测量结果的准确性。目前市售CGM系统普遍采用酶电极技术,通过监测葡萄糖氧化酶催化下的葡萄糖氧化反应产生的电信号来测量葡萄糖浓度。一般而言,CGM传感器工作电极由表面导电层、内层、酶层及外膜组成。
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根据电子由酶的反应活性位点(辅酶FAD)到电极的传递的方式,葡萄糖氧化酶的电化学传感器主要有三种技术路线:

Dexcom技术路线:
以氧气作为电子传递剂,葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢,葡萄糖浓度可以与通过监测阳极上过氧化氢产生的电流来测量血糖,也可以通过监测氧含量波动来测量血糖。德康、美敦力等公司均使用第一代技术。
Abbott技术路线:
利用的是“连线酶”技术,即将一系列参与葡萄糖反应的酶、辅酶、介质连接在一起的特殊的酶复合物,直接测量葡萄糖浓度而非过氧化氢浓度(雅培的连线酶是由葡萄糖氧化酶、黄素腺嘌呤核苷酸(FAD)、锇介质、过氧化物酶等组成的酶复合物)。
“三诺”技术路线:
无需介体,实现电子的直接转移(使用纳米材料作为电子传递中介,不借助氧化还原反应,直接实现电子由辅酶FAD到电极的高效传输)。

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数据来源:华创证券《华创医药周观点·第41期国内CGM行业近况更新》

新一批国产产品性能有望媲美外资品牌

近1-2年国内陆续有多款新一代产品上市,制造工艺、产品佩戴体验、监测性能等直追全球标杆,预计随着更多高性能产品的上市,国产品牌有望快速打破外资垄断,国内CGM市场有望迎来高速发展。

成本优化:
国产CGM伴随产能、良率、技术等改进有望扩大性价比优势。产能是成本优化的重要因素,头部品牌如三诺生物、硅基仿生等目前均达到百万级年产能,且有望进一步扩充至千万级,产线自动化程度也在不断提高,有望进一步优化成本。企业自身的工业制造管理、工艺流程等也与不良品率、生产周期等直接相关,CGM体积小,结构复杂,制造门槛高,凯立特、三诺等具有丰富BGM生产经验的企业优势或更加明显。此外传感器技术的迭代升级也会带来成本优化,硅基仿生使用的二代技术降低了对外膜的要求,而以三诺生物为代表的三代技术不再需要电子介质,制造成本有望持续压缩。
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三诺生物生产线自动化率达90%

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硅基仿生拥有万级洁净车间

准确性:头部国产性能已趋近国际一线水平。
准确性是评价CGM产品性能高低的核心指标,包括点准确度和趋势准确度。MARD值(CGM与BGM平均绝对差值的相对数)是度量点准确度的常用指标之一,MARD<10%的CGM系统通常被认为具有良好的分析性能;趋势准确性可以采用动态血糖误差分析表格(CG-EGA)来度量,将葡萄糖及其变化速率分成A-E这样5个区域,检验数据位于A+B区占比越高代表其准确性越好。雅培、美敦力、德康等外资产品MARD值均已低于9%,国产企业中硅基仿生达8.83%,而三诺生物的临床数据已降低到7.9%,与雅培的Freestyle Libre3接近,达到目前行业最优水平。随着三诺、鱼跃等更多国产高性能产品上市,我们预计国产品牌认可度有望持续提升。

佩戴体验:舒适感、隐蔽性等有望进一步提升。
CGM产品直接接触人体皮肤,且需长时间佩戴,产品的尺寸、重量、校准次数、预热时间、接收器类型、表面材料选择、安装流程复杂度等都会影响到消费者的用户体验。国内头部企业大部分都已实现免校准+手机APP接收+软针设计,但产品体积和重量方面与海外最顶尖产品还有一定距离。
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数据来源:华创证券《华创医药周观点·第41期国内CGM行业近况更新》

柏医健康基于Dexcom技术路线研发的单层双面CGM传感器及系统,具有知识产权自主可控、工艺简单、响应快速、稳定性好、准确性高等优点。为减少痛感,应用先进涂层技术开发了穿刺力低于1N,直径仅0.45mm的穿刺针,可谓国际首创;为扩大可适戴的身体部位及适应年龄,柏医利用自身优势推出了植入深度仅需4mm的电极技术,比目前市面上流行的5mm电极短了20%。

柏医健康未来将致力于CXM领域的电极技术创新、敏感层技术创新、膜层技术创新及数据传输系统技术创新,逐步成为CXM领域的创新之源。
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拜怡康-TaiChi-01持续血糖监测系统

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