Dispositivo Point-of-Care Testing para análise dos Diabetes Mellitus e da função renal em fluidos biológicos

Abstract

Os Diabetes Mellitus podem definir-se como um distúrbio metabólico, resultante de uma deficiência na secreção de insulina por parte do pâncreas e/ou na ação da insulina no organismo, o que resulta em hiperglicemia com distúrbios no metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas. É uma das doenças crónicas mais comuns e a sua prevalência global em 2008 foi estimada em 10%, para uma população de adultos com idade superior a 25 anos. A análise da Função Renal, associada aos Diabetes Mellitus é de elevada importância, uma vez que os diabetes constituem uma das principais causas da insuficiência renal. Atualmente, o diagnóstico correto de mais de 50% das doenças é suportado por um grande número de análises laboratoriais. O desenvolvimento de biossensores e a miniaturização de analisadores clínicos de laboratório fez com que surgisse, recentemente, uma forma de análises laboratoriais descentralizada, designada por Point-of-Care Testing, que permite a realização das análises diretamente junto dos doentes. Assim, como resultado deste trabalho de dissertação apresenta-se um dispositivo Point-of-Care Testing específico para o diagnóstico/monitorização dos Diabetes Mellitus e da Função Renal. É um dispositivo portátil, de pequenas dimensões (200 mm × 100 mm × 60 mm), com baixo custo de produção e fácil de operar. Em relação aos seus análogos comercialmente disponíveis, apresenta a grande vantagem e novidade de possuir um algoritmo interno de decisão capaz de informar o utilizador sobre o estágio da sua doença e de o guiar de forma autónoma num conjunto sequencial de análises, sem a necessidade de intervenção médica entre as diferentes análises. O dispositivo implementado determina, através de técnicas óticas, a concentração de várias biomoléculas, selecionadas como críticas para a análise dos Diabetes Mellitus e da Função Renal, presentes em amostras de sangue ou de urina. O dispositivo utiliza como fonte de luz um sistema de LED’s com comprimentos de onda específicos para as diferentes biomoléculas, como detetores fotodíodos para efetuar as medições óticas necessárias e um microcontrolador com um ecrã táctil que permite controlar todo o dispositivo a partir de uma interface intuitiva para o utilizador.

Diabetes Mellitus is a metabolic disorder resulting from a defect in insulin secretion and/or insulin action, which results in a high serum glucose levels and disturbances of carbohydrate and lipid metabolism. It is one of the most common chronic diseases and its global prevalence in 2008 was estimated to be 10%, for a population of adults aged over 25 years. Intermittent Renal Function testing is very important, since the chronic kidney disease is strongly associated with Diabetes Mellitus. A large number of laboratory analyses are currently required for a diagnosis in over 50% of all diseases. Due to the development of biosensors and lab-on-a-chips devices, there has been a recent trend towards a more decentralized diagnostic analysis, the so-called Point-of-Care Testing, which allows analyses directly at patients’ beds. Thus, as a result of this dissertation work, it is presented a specific Point-of-care Testing device for diagnosis/monitoring of Diabetes Mellitus and Renal Function. It is a portable device, with small dimensions (200 mm × 100 mm × 60 mm), low cost production and easy to operate. Compared to the similar Point-of-Care Testing devices commercially available, it has the great advantage and innovation of informing the patient of his disease stage and guide him to perform subsequent analyses, without medical intervention in-between the different analyses, due to a developed internal algorithm loaded into the device. The implemented device determines, by means of optical techniques, the concentration of several biomolecules, selected as critical for the analysis of Diabetes Mellitus and Renal Function, in blood and urine samples. The device comprises a specific light source system, based in LED’s, with specific wavelengths for the different biomolecules, it also comprises photodiodes to perform the optical measurements and a microcontroller with a touch screen, which allow controlling the entire device from an intuitive interface.