Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Kľúčové jedlá
- Vedci zostrojili zariadenie na snímanie potu v podobe tenkej, pružnej, vodotesnej lepiacej náplasti.
- Zariadenie dokáže analyzovať pot na biochemické látky, ako je kortizol, glukóza, vitamín C a chlór.
- Môže merať kľúčové fyziologické ukazovatele, aby pomohla ľuďom monitorovať zdravie, atletiku alebo dokonca vojenský výkon.
Iba kvapka potu môže prezradiť veľa o tele človeka. Porozumenie niektorým kľúčovým komponentom vašej biochémie môže byť teraz také ľahké ako klepnutie na lepiacu náplasť a jej priloženie k smartphonu.
V dokumente zverejnenom tento týždeň vZborník prác Národnej akadémie vied, tím vedcov oznámil vývoj tenkých, flexibilných náplastí, ktoré dokážu zhromažďovať a analyzovať malé množstvo potu v reálnom čase.
„Mäkké mikrofluidné systémy, ktoré zachytávajú, ukladajú a uskutočňujú biomarkerovú analýzu objemov mikrolitrov potu in situ, keď vychádzajú z povrchu kože, predstavujú novú triedu nositeľnej technológie s výkonnými funkciami, ktoré dopĺňajú možnosti tradičných biofyzikálnych snímacích zariadení. , “Píšu autori príspevku.
Táto náplasť využíva chémiu meniacu farby na meranie hladín glukózy, laktátu, chlóru, kortizolu a ďalších látok. Môžu pomôcť posúdiť rôzne zložky zdravia človeka, napríklad úroveň hydratácie a stres.
„Snažíme sa vyvinúť súbor technológií, ktoré je možné vykresliť vo forme nálepky,“ spoluautor John Rogers, PhD, profesor biomedicínskeho inžinierstva, materiálových vied a neurologickej chirurgie na Northwestern University, povie VeryWell. "Toto je pre nás druh vodného toku, pokiaľ ide o rozsah funkčnosti zariadenia tohto typu."
Čo to pre vás znamená
Pre spotrebiteľov budú čoskoro k dispozícii lepiace náplasti na použitie v atletike a výžive. Zariadenia na snímanie potu majú schopnosť testovať viac zdravotných metrík a mohli by byť čoskoro integrované do nositeľných zariadení, ako sú inteligentné hodinky.
Ako oprava funguje
Krvné testovanie je najbežnejšou metódou na získanie informácií o určitých kľúčových biochemických látkach, ako je sodík, draslík, chlorid a močovina. Tento proces je však invazívny, pretože si vyžaduje prepichnutie kože alebo jej preniknutie injekčnou striekačkou. Vďaka tomu je menej atraktívny ako rutinný proces.
Na druhej strane, pot sa môže zhromažďovať z povrchu kože bez akýchkoľvek invazívnych zásahov. A obsahuje množstvo biochemických látok, ktoré sú užitočné na pochopenie a formovanie výsledkov v oblasti zdravia.
Z historického hľadiska bolo zbieranie potu obzvlášť náročné. Niekedy to vyžadovalo škrabanie z kože nástrojom, ktorý sa nepodobal stierke. Pri pasení pokožky môžu materiály ako kožné bunky, špina a olej neúmyselne znečistiť vzorku.
Toto nové zariadenie využíva mikrofluidnú technológiu na nasmerovanie malého množstva potu cez malé kanáliky, ventily a zásobníky v náplasti. Keď sa pot uvoľňuje z pórov kože, prechádza týmito cestami a interaguje s testami - zložkami na meranie zloženia chemikálií z potu. Táto stacionárna náplasť nielenže zaisťuje, aby bola vzorka potu nedotknutá, ale tiež umožňuje jej analýzu v reálnom čase.
"Tieto mikrofluidné platformy zmenili protokoly, ktoré môžete použiť na štúdium potenia," hovorí Rogers, ktorý je tiež zakladajúcim riaditeľom Centra pre biointegrovanú elektroniku.
Náplasti sú na nositeľke pomerne nenápadné. Jedným z dôvodov jeho malej veľkosti a pružnej štruktúry je to, že patch neobsahuje objemnú batériu. Namiesto toho je napájaný prostredníctvom interakcie so smartfónmi.
Využitie komunikačnej technológie krátkeho dosahu, ktorá umožňuje funkcie ako bezdrôtové platby, oprava a smartphone, si môžu efektívne vymieňať energiu a informácie. Náplasť prijíma energiu bezdrôtovo pomocou rádiových vĺn z telefónu a informácie o pote - ako napríklad zhromaždené množstvo a jeho chemické zloženie - sa prenášajú späť do telefónu.
Aby zariadenie mohlo fungovať, musí sa nachádzať v tesnej blízkosti smartfónu, čo znamená, že používateľ musí pre napájanie prejsť prstom po telefóne blízko záplaty. Rogers však tvrdí, že vedci by mohli vyvinúť zariadenie s väčšou anténou, ktoré by bolo možné nainštalovať na niečo ako rotoped, a získať tak plynulejšie čítanie.
Čo nám môže povedať pot
Neinvazívny charakter odberu potu môže byť veľmi užitočný, najmä pre ľudí, ktorí sa pri meraní svojho zdravotného stavu spoliehajú na bežné krvné testy.
"Nevýhodou je, že nikto nevie o pote toľko vecí," hovorí Rogers. "Má tieto chemické zložky - to je známe." Ale to, ako sa to stavia proti krvi, je zaujímavá výskumná otázka a sme priamo v jej strede. “
Jeho výskumná skupina spolupracuje s tímom kardiológov v Lurie Children’s Hospital v Chicagu, aby lepšie pochopila, ako sú biomarkery v pote v porovnaní s tými v krvi. Napríklad pot aj krv obsahujú glukózu. Vedci budú merať hladiny v obidvoch vzorkách a posúdiť, či a ako sú tieto dve látky korelované, aby senzory potu boli presnejšie a užitočnejšie.
Meranie toho, ako sa kortizol, ako aj glukóza a vitamín C, vylučujú v tele prostredníctvom potu, by tiež mohli poskytnúť prehľad o duševnom zdraví a fyzickom strese nositeľa. Kortizol sa uvoľňuje v reakcii na fyzické a psychické stresové faktory a môže spustiť spotrebu glukózy, keď telo naštartuje reakciu na boj alebo útek. Okrem toho sú zvýšené hladiny kortizolu spojené s stavmi, ako je obezita, cukrovka, hypertenzia a depresia.
Autori dúfajú, že sledovanie týchto biochemických látok prostredníctvom potu povedie k lepšiemu pochopeniu interakcie kortizolu, glukózy a vitamínu C.
Ako sa budú používať zariadenia na snímanie potu
Súčasné modely inteligentných hodiniek - napríklad Apple Watch a Fitbit - obsahujú nástroje na meranie srdcovej frekvencie, pohybu a hladín kyslíka v krvi. Aby sme pokročili za hranice týchto fyzikálnych meraní, pridanie senzora potu by používateľom umožnilo sledovať biochemické vlastnosti a ich vplyv tiež na zdravie používateľa.
"Mám pocit, že nakoniec títo veľkí hráči na trhu zachytia pot, pretože nie sú invazívne," hovorí Verywell Tolga Kaya, PhD, riaditeľka inžinierskych programov na Sacred Heart University v Connecticute. "Keď to implementujú do svojich hodiniek, bude to ešte väčšie."
Na základe výskumu Rogersa a jeho tímu vyvinul Gatorade mikinu GX Sweat Patch. Produkt je zjednodušenou verziou produktu opísaného v štúdii a testuje iba faktory týkajúce sa športovcov, ako je hydratácia a hladina elektrolytu.
Produkt bol ohlásený prostredníctvom reklamy počas polčasu na februárovom zápase NBA All-Star a v obchodoch so športovými potrebami bude k dispozícii budúci rok. Oprava tiež prešla do virtuálnej ríše ako produkt v najnovšej verzii videohry NBA 2K.
Táto technológia má rôzne využitie v sfére atletiky a výživy, vrátane sledovania straty potu a hladín elektrolytov.
„Môžete zistiť, či je niekto hydratovaný alebo dehydratovaný v reálnom čase, čo je veľmi užitočné, pretože keď si všimnete, že máte smäd alebo dehydratáciu, je už neskoro ho priviesť späť,“ hovorí Tolga, ktorá nie je členkou asociácie Severozápadný papier. "Stratíš mentálny výkon a fyzický výkon dosť rýchlo."
Rogers a Tolga tvrdia, že tieto zariadenia by mohli byť užitočné aj pre armádu. Na lepšie udržanie zdravia ľudí poskytujúcich služby by náplasti ako tieto mohli hodnotiť ich hydratáciu a hladinu kortizolu, aby sa zabezpečil špičkový fyzický a duševný výkon.
Keď sa vedci dozvedia, ako navrhnúť zariadenia, ktoré koexistujú so živými systémami, existuje priestor pre neuveriteľné možnosti. Rogers hovorí, že od implantovateľných zariadení do mozgu až po náplasti na sledovanie zdravia novorodencov existuje veľa spôsobov, ako nám nové nástroje môžu pomôcť lepšie pochopiť našu základnú biológiu.
„Je to skutočne bohatý a široký priestor na uskutočňovanie akademického výskumu zameraného na objavy,“ hovorí Rogers. „Je to v určitom zmysle druh vedy s dôsledkami. Ak získate porozumenie, budete pravdepodobne schopní vytvoriť základ pre technológie, ktoré by mohli zmeniť spôsoby poskytovania zdravotnej starostlivosti priamymi výhodami a lepšími výsledkami pre pacientov, zníženými nákladmi a nasaditeľnosťou v chudobných oblastiach planéty. “
.jpg)
