CGM2——市场将千亿,哪种潜力技术有望打破三巨头垄断格局?

2021
11/08

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导读

【行业分析】之连续血糖监测系列,将分析CGM技术发展、产品结构分类、市场竞争格局,并盘点未来可能性技术标的及国内外代表性企业。本篇将介绍国内及全球的CGM市场现状,竞争格局;盘点国内外企业产品并着重分析业德康、美敦力、雅培的龙头企业的产品。同时整理分析正在探索阶段但极具潜力与转化可能的产品与技术。

CGM市场

(一)中国及全球的CGM渗透率

持续血糖监测系统市场处于快速增长阶段,渗透率相对较低。随着未来更多持续血糖监测系统产品上市,从而将获得更广泛的认可和采用。此外,随着人们的保健意识不断增强,预期日后持续血糖监测系统的渗透率将大幅提高。此外,与美国和欧盟五国相比,中国持续血糖监测系统的渗透率更低,这表明提供持续血糖监测系统产品的医疗器械公司在中国有很大的市场机会和增长潜力。持续血糖监测系统尚未纳入中国国家公共医疗保险计划。未来将持续血糖监测系统纳入公共医疗保险计划后,将促进中国持续血糖监测系统市场的渗透率及增长。下图说明美国、欧盟五国及中国持续血糖监测系统的渗透率。

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美国、欧盟和中国的CGM渗透率(2020-2030年)

(二)CGM市场规模

得益于持续血糖监测系统相对于血糖监测系统的优势及患者接受度的不断提高,预计中国持续血糖监测系统市场的市场规模将由2020年的1亿美元增至2030年的26亿美元,年复合增长率为34.0%。预计全球持续血糖监测系统市场的市场规模将由2020年的57亿美元增至2030年的365亿美元,年复合增长率为20.3%。如图显示全球持续血糖监测系统市场的市场规模。

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(三)CGM市场的竞争格局

全球市场:

根据Bloomberg数据,2019年全球CGM市场竞争格局的主要是由雅培、德康、美敦力三家垄断,其余公司市场份额很小。2109年全球市场竞争格局具体如下:

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另外,目前全球市场上市的(主要是雅培、德康、美敦力三家)主要CGM产品如下:

表 全球主要CGM厂家产品[1]

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中国市场:

目前NMPA已批准的国产CGM产品共有五家,进口CGM两家,共七家。各厂家产品信息如下:

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国内的市场竞争格局组成,基本以雅培一家独大,占据了80%左右的市场份额,美敦力和其他国产占据剩下的20%市场份额。

(四)代表厂家分析

目前主要代表厂家有德康、美敦力、雅培,其中德康的产品主要是G系列,从最早的G4到G6,已获得FDA与CE的认证,均未在国内上市;雅培产品为Freestyle Libre 系列,Freestyle Libre1/2获得FDA与CE认证,其中Freestyle Libre1已获批NMPA,Freestyle Libre3目前仅获得CE认证;美敦力的主力产品为Guardian Connect,已获批FDA、CE、NMPA,可与自家胰岛素泵联用。

德康&美敦力:

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图 一代技术外膜原理示意图

德康[2]与美敦力[3]都是采用的一代传感器技术,实际反应过程如图7所示:组织间液的溶解氧、葡萄糖透过外膜进入酶层,发生氧化反应产生电活性的过氧化氢,过氧化氢向内、外扩散,扩散至内层的过氧化氢在电极表面发生电极反应形成电流;另外,溶液中存在的电化学干扰物质一般也能够扩散进入电极表面,从而产生干扰信号。这个过程主要重难点在于:①酶活性要大于葡萄糖通量,使进入酶层的葡萄糖瞬时转化完毕;氧通量大于或等于葡萄糖通量,以快速完成电子传递;②外膜、酶层与内层对干扰物质有阻碍作用;③内层对于过氧化氢的溶解度与扩散系数要高于外膜,且电极的反应速率要足够快。

为了解决上述重难点问题,美敦力采用硅氧烷聚合物和聚乙二醇合成的聚合物,其中,疏水性的硅氧烷具有较高的透氧性和亲水性的二醇能够促进葡萄糖分子的穿透性。通过调节这两种物质的含量比来解决“氧匮乏”的问题;而德康采用的是聚氨酯聚合物作为葡萄糖限制膜,通过葡萄糖的过膜数量来抵消“氧匮乏”带来的问题[4]。

雅培:

得益于Adam Heller教授发明的有线酶技术,雅培不需要面对 “氧匮乏”的问题,其基本原理是:当组织液中葡萄糖与连线酶(GOx)接触时,被葡萄糖氧化酶氧化(金属锇(Os)的复合物作为介体传递电子),介体之间通过一系列的氧化还原反应将电子从葡萄糖氧化酶传递至工作电极,形成电信号。葡萄糖氧化酶与电子介导体——聚双咪唑基锇(Os)复合物由改性的聚乙烯基吡啶骨架主链通过双齿键牢固锚定;在这个传感层上也覆盖了一层由聚乙烯基吡啶-聚乙二醇共聚物交联而成的限制葡萄糖传输的膜[5]。

相比于一代传感器,二代拥有低成本、不依赖氧气、干扰物少、信号稳定等优点,且在工厂化生产时的稳定性与一致性相对更容易控制。二代技术难点在于挑选合适的介导体作为电子传递剂,人工的氧化还原试剂可能存在泄漏与毒性的情况。

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图 连线酶技术示意图

美敦力、德康和雅培的传感器实拍图:

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图 美敦力、德康、雅培传感器实拍[6]

CGM研究进展

目前全球CGM市场基本上是由德康、美敦力、雅培三家垄断,但处在实验室研发与市场初步探索阶段的企业与科研团队也有不少,其中有许多极具潜力与转化可能的产品与技术。

商业端:

Nemaura Medical——Sugarbeat®

Nemaura Medical创立于2013年,总部位于英国,2018年1月在纳斯达克上市,第一款产品为Sugar Beat®,采用的是反向离子电渗(Reverse Iontophoresis)的原理,通过对皮肤施加微弱电流,从皮肤表层中抽取少量组织间液到一次性贴片中,进行葡萄糖浓度测量,每个贴片可以使用24小时,预热时间为30-60分钟。发射器可充电,与贴片(传感器)连接,每5分钟通过蓝牙将数据发射到手机App或者接收器上。Sugar Beat®的发射器可以使用2年。

Sugar Beat®动态血糖仪在2018年欧洲临床试验中的MARD(相对差异的平均绝对值)为13.76%[7]。

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图 Wear2b Ltd——Wizmi™

Wear2b Ltd——Wizmi™

Wear2b Ltd是一家以色列的公司,成立于2015年,主要开发用于无创、连续、实时血液生理参数检测技术。Wizmi™是腕带式设计的可穿戴的设备,采用的是近红外光谱的技术原理;Wear2b公司曾参与中关村科技园区举办的以色列对接路演活动[8]。

根据《Noninvasive, continuous, real-time glucose measurements compared to reference laboratory venous plasma glucose values》结果显示,使用Wizmi™与实验室的静脉采血对224位受试者的配对血糖值比较,Wizmi™的克拉克误差网格分析结果为A区208(93%),B区16(7%)[9]。

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图 Wizmi™与实验室结果的克拉克网格误差分析结果图

注:克拉克网格误差分析用于评估被测血糖测量技术与静脉血糖参考测量之间差异,A区(可接受)代表测量值与参考值相差 ±20% ,B区(良性误差)代表略微偏离了参考值的部分,C区及以上代表不可被临床所接受的数据。

PKvitality——K’Watch Glucose

PKvitality2013年成立于法国巴黎,主要致力于开发微创智能手表来测血糖,其产品命名为K’Watch手表,手表背面插入K’apsul’s传感器,K’apsul’s的核心专利技术是名为“SkinTaste”的微针阵列,用于分析组织液内的葡萄糖浓度;手表可作为发射器与接收器实时显示血糖浓度。目前产品正在进行临床前研究[10]。

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图 K’Watch血糖监测手表

科研端:

1.“像素”贴

英国巴斯大学的LucaLipani采用反向离子电渗的方法,如图所示,选择透过毛囊的路径来抽取组织间液,创建一种具有微型“像素”阵列的设备[11]。

毛囊路径是优先的、低阻力的ISF提取路径,通过皮肤电渗透的方式将组织间液抽取到一个固定体积的“像素”方块中,多“像素”阵列允许在单个平台上进行冗余测量,以获得更高的精确度。同时考虑到人体上便于接触的部位的毛发密度范围(例如,手臂、胸部、大腿上的毛发密度为18至36根/cm2),选择正确的阵列可确保大多数小方块都可以抽取到组织间液。已成功实现超过6h的在体非侵入性血糖监测试验。

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图 概念图

2.微针检测

瑞典皇家理工学院微纳米中心的Federico Ribet教授与Göran Stemme教授,研究出了一种基于葡萄糖氧化酶的微针传感器如下图所示[12]。

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图 微针传感器实物图

[1]FDA官网、NMPA官网、CE官网、各公司官网整理

[2] Dexcom在FDA提交的注册文件(DEN170088)

[3] Heller A, Feldman B. Electrochemical glucose sensors and theirapplications in diabetes management[J]. Chemical reviews, 2008, 108(7):2482-2505.

[4]陈玮. 皮下植入式持续血糖监测微传感器技术研究[D]. 浙江大学, 2017.

[5] Feldman B, Brazg R, Schwartz S, et al. A continuous glucose sensorbased on Wired Enzyme technology-Results from a 3-day trial in patients with type 1diabetes[J]. Diabetes technology & therapeutics, 2003, 5(5): 769-779.

[6] Heller A , Fe Ldman B .Electrochemical Glucose Sensors and Their Application in DiabetesManagement[J]. Chemical Reviews, 2008, 108(7):2482.

[7]https://nemauramedical.com/

[8] https://mp.weixin.qq.com/s/w5B7Lzo5VG8muS0GuIpfEw

[9] Eran, Hadar, Rony, et al. Noninvasive, continuous, real-timeglucose measurements compared to reference laboratory venous plasma glucosevalues.[J]. The journal of maternal-fetal & neonatal medicine : theofficial journal of the European Association of Perinatal Medicine, the Federationof Asia and Oceania Perinatal Societies, the International Society of PerinatalObstetricians, 2018.

[10] https://www.pkvitality.com/ktrack-glucose/

[11] Lipani L , Doungmene F , Guy R H , et al.Non-invasive, transdermal, path-selective and specific glucose monitoring via agraphene-based platform[J]. Nature Nanotechnology, 2018, 13(6).

[12] Ribet F , Stemme G , Roxhed N . Real-timeintradermal continuous glucose monitoring using a minimally invasivemicroneedle-based system[J]. Biomedical microdevices, 2018, 20(4).

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关键词:
葡萄糖,CGM,渗透率,传感器,血糖,监测

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