In modern society, diabetes mellitus has become a global issue because the number of diabetic patients is rapidly increasing worldwide. The patients with diabetes require continuous monitoring of their blood glucose level every day. However, they have still trouble with measuring blood glucose level. Most of the current blood glucose meters are invasive-type so patients suffer with pain and are prone to infection at the subcutaneous injection. In decade, many types of non-invasive glucose meter have been researched to solve these problems and researchers are trying to measure the blood glucose level indirectly by using a body fluid instead of blood. There are several kinds of body fluid: sweat, urine, tear and saliva. Among them, saliva is easy to collect and it is already known that the biological properties of saliva are closely related to blood so it is suitable for non-invasive type of glucose level measuring. Since it is not well-known whether saliva glucose level can reflect blood glucose level, however, elucidation of the correlation of glucose level in saliva and blood is the most important part. Moreover saliva has an extremely low glucose concentration compared to blood so it requires a precise sensing method for measurement.
Meanwhile, the biological and chemical sensing by optical technologies has been great interest and rapidly growing because of their high sensitivity and accuracy. Especially, a fluorometric sensing method is not only simple, but also highly sensitive, so it is used for measuring the glucose level in this thesis. The fluorometric method uses material which has fluorescence property after chemical reaction. The Amplex Ultra Red (AUR) is used as a fluorometric material because of stability over a wide pH range, rapid reaction rate and sensitivity. In AUR fluorometric method, following 3 chemicals are used; Horseradish peroxidase (HRP), glucose oxidase (GOD) and AUR. The ratio of these compounds is the most important to property of AUR assay. Generally, the saliva has 0 to 2 mg/dL glucose level range and results of ratio changing experiments have clearly shown that AUR: HRP: GOD: Glucose =2:2:1:3 is an optimal ratio in this range of glucose concentration.
The saliva glucose concentration is measured by above AUR assay condition. However, there is only a weak correlation of glucose level in saliva and blood in raw data because there are several factors that can influence to the correlation. These factors are different from individual person, measurement time and time interval between generation and secretion of saliva. So the correlation is recalculated with several factors which can influence to salivary glucose. After calibration, the correlation of glucose level becomes high enough to measure the blood glucose level.
현대 사회에서 당뇨병은 세계적인 문제로 떠오르고 있다. 당뇨병 환자들은 자신의 혈당을 지속적으로 모니터링을 해주어야 하는데, 당뇨병 환자들은 이 측정 과정에 있어 여전히 많은 불편함을 호소하고 있다. 오늘날 가장 상용화된 혈당측정기들은 대부분 침습성 방식을 채택하고 있는데, 이 방식은 혈관을 통해 환자의 혈액을 채혈함으로써 혈액으로부터 직접 혈당을 측정한다. 하지만 채혈침의 피하 삽입 과정에서 상당한 고통이 유발될 뿐만 아니라 환자들이 감염에 노출될 우려가 있어 최근 이러한 문제들을 해결하고자 비침습성 혈당측정기기들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 비침습성 혈당측정법 중 체액을 이용하는 방법은 혈액 대신 땀, 타액, 소변, 눈물과 같은 분비성의 체액을 활용함으로써 채혈과정의 문제점을 극복하는 방안으로, 이 중에서도 타액의 경우에는 채취가 용이성이 탁월하며 혈액과의 생물학적 상관관계도 높아 지속적인 혈당 측정에 있어 활용성이 우수하다. 하지만 현재까지 혈액 속 당 수치와 타액 속 당 수치간의 상관관계에 대해 뚜렷하게 밝혀진 바가 없을뿐더러, 타액 속에 존재하는 당의 농도는 혈액의 당 농도에 비해 극히 낮아 매우 감도가 높은 측정법이 요구된다.
이에 본 논문은 광학적 측정 방법 도입하여 위의 한계를 극복하고자 하였다. 따라서 감도가 높은 형광 감지법을 이용하여 타액 속 당 수치를 측정하였고, 혈액과 타액 속 당 수치 간의 상관관계를 도출하였다. 형광감지법은 화학반응 후에 형광특성을 지니는 물질을 사용하여 목표 물질의 농도에 따라 변하는 형광특성을 측정하는 방법으로, 그 활용 방법이 간단하면서도 높은 감도와 정확성을 가지고 있어 지속적인 혈당 측정에 매우 적합하다. 본 연구에서 형광 물질로는 비교적 빠른 반응속도와 높은 감도 및 pH안정성을 이유로 Amplex Ultra Red(AUR)을 사용하였다. 더불어 최종 혈당측정 반응에는 AUR을 비롯하여 Horseradish peroxidase(HRP) 및 글루코스산화효소(glucose oxidase)와 같이 총 3가지 화학물질들이 사용되었으며, 이들 각각의 비율은 AUR을 활용한 측정에 있어 가장 중요한 요소로 작용한다. 이 중에서도 HRP와 GOD는 촉매로써 반응속도에 영향을 주므로 이들의 비율을 조정하여 가장 효율적인 반응속도를 얻을 수 있다. 또한 AUR은 직접적으로 당과 반응하는 물질이므로 AUR의 비율을 변화시켜줌에 따라 측정 가능한 당의 농도 범위가 가변 될 수 있다. 본 연구에서 평균적인 타액 속 포도당 수치는 0mg/dL 에서 2mg/dL 정도로 나타났으며, 이 농도범위에 최적화 된 AUR의 비율을 구하였을 때, 최종적인 화학물의 비율은 AUR:HRP:GOD:Glucose = 2 : 2 : 1 : 3으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 위의 비율을 토대로 타액 속 당 수치를 측정하였다.
하지만 혈액 속 포도당이 타액에 영향을 주는 원리는 타액이 침샘에서 생성 될 때, 침샘을 둘러싼 수 많은 모세혈관과 침샘 사이의 물질교환에 의한 것으로, 이런 과정은 사람마다 그 정도가 다르며, 측정 당시의 몸 상태에 따라 영향을 받게 된다. 따라서 이러한 기준이 적용되지 않은 경우에는 혈액과 타액 속 당 수치 사이에 상관관계가 매우 약한 경향성을 보였다. 더불어 혈액의 영향을 받은 타액이 생성되고 분비되는데 과정에 있어 시간이 소요되므로, 이 역시 고려 대상으로 보여진다. 결과적으로 본 논문에서는 이러한 기준들을 반영하여 상관관계를 다시 구하였고, 이를 통해 높은 상관관계를 얻을 수 있었다. 평균 오차율도 분류를 하기 전에 60%였던 것에서 15%로 많이 향상 되었다
