连续血糖监测系统（CGM）技术发展历程及各代技术对比分析

一、CGM发展历史

CGMS研发涉及到材料、生物、软件等多领域，具有较高技术壁垒。早在1974年，A.M.Albisser博士等人就提出了人工胰腺的概念，固载有葡萄糖氧化酶（Gox)的酶电化学电极的出现使传感器小型化变为可能，1982年，Shichiri等将传感器植入狗的皮下7天，迈出了在体CGMS的第一步；1996年，MiniMed的血糖传感器走出实验室进入临床试验，1999年获得FDA认证，成为第一款上市的CGMS产品。过去的20年间，Dexcom、雅培、美敦力、罗氏等公司角逐下，CGMS技术快速发展，临床地位也得到提高。

二、一代

葡萄糖氧化酶催化葡萄糖发生氧化还原反应的高度选择性是电化学葡萄糖传感器的原理基础，至今已发展出三代技术。

一代生物传感器：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（Reaction4)，也可以通过监测氧含量波动来测量血糖（Reaction 3) 。德康（Dexcom）、美敦力等公司均使用第一代技术。

一代技术以氧气为电子传递剂，在检测速度和抗干扰上对技术（包括外膜技术、校准算法、酶固定等）有较高要求。

一代技术原理

资料来源：CNKI，立鼎产业研究中心

三、二代

为解决氧气作为电子传递剂受到氧气浓度的制约，出现了以电子媒介代替氧的第二代传感器。以第二代技术的代表雅培为例，其产品利用的是“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（flavin adenine dinucleotide，FAD）、锇介质、过氧化物酶等组成的酶复合物）。

相比一代技术，雅培的二代技术具有低电位反应、不依赖氧气以及限制性的外膜、干扰物少、信号稳定等特点，生产成本可能相对更低。

二代技术原理

资料来源：CNKI，立鼎产业研究中心

雅培“连线酶”（Wired Enzyme)

资料来源：CNKI，立鼎产业研究中心

四、三代

三代技术无需介体，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）。

三代技术原理

资料来源：CNKI，立鼎产业研究中心

五、四代

此外还有无酶技术，如以纳米结构的表面积大且电催化活性强的电极直接氧化葡萄糖的技术。

无酶传感器技术

资料来源：CNKI，立鼎产业研究中心

六、四代技术对比

四代电化学葡萄糖传感器技术优缺点

资料来源：CNKI，立鼎产业研究中心