مستشعر جديد يمكن ارتداؤه يكتشف النقرس والحالات الطبية الأخرى

يتم تشغيل هذا الموقع من قبل شركة أو شركات مملوكة لشركة Informa PLC وجميع حقوق الطبع والنشر مملوكة لها.المكتب المسجل لشركة Informa PLC هو 5 Howick Place، London SW1P 1WG.مسجل في إنجلترا وويلز.الرقم 8860726.

قام فريق من الباحثين في Cal Tech بقيادة وي جاو، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية، بتطوير جهاز استشعار يمكن ارتداؤه يراقب مستويات المستقلبات والمواد المغذية في دم الشخص من خلال تحليل عرقه.استهدفت أجهزة استشعار العرق السابقة في الغالب المركبات التي تظهر بتركيزات عالية، مثل الشوارد والجلوكوز واللاكتات.هذا الجهاز الجديد أكثر حساسية ويكتشف مركبات العرق بتركيزات أقل بكثير.كما أنه أسهل في التصنيع ويمكن إنتاجه بكميات كبيرة.

هدف الفريق هو جهاز استشعار يتيح للأطباء مراقبة حالة المرضى الذين يعانون من أمراض مثل أمراض القلب والأوعية الدموية والسكري وأمراض الكلى بشكل مستمر، وكلها تضع مستويات غير طبيعية من العناصر الغذائية أو المستقلبات في مجرى الدم.سيكون المرضى في وضع أفضل إذا كان طبيبهم يعرف المزيد عن حالتهم الشخصية، وهذه الطريقة تتجنب الاختبارات التي تتطلب الإبر وأخذ عينات من الدم.

يقول جاو: "يمكن لأجهزة استشعار العرق القابلة للارتداء أن تلتقط التغيرات في الصحة على المستويات الجزيئية بسرعة وبشكل مستمر وغير جراحي"."يمكنهم جعل المراقبة الشخصية والتشخيص المبكر والتدخل في الوقت المناسب أمرًا ممكنًا".

يعتمد المستشعر على الموائع الدقيقة التي تتعامل مع كميات صغيرة من السوائل، عادةً من خلال قنوات يقل عرضها عن ربع ملليمتر.تعد الموائع الدقيقة مناسبة تمامًا للتطبيقات لأنها تقلل من تأثير تبخر العرق وتلوث الجلد على دقة المستشعر.عندما يتدفق العرق الطازج عبر القنوات الدقيقة للمستشعر، فإنه يقيس بدقة تركيبة العرق ويلتقط التغيرات في التركيزات بمرور الوقت.

حتى الآن، يقول جاو وزملاؤه، إن أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء المعتمدة على الموائع الدقيقة تم تصنيعها في الغالب باستخدام أسلوب الطباعة الحجرية والتبخر، الأمر الذي يتطلب عمليات تصنيع معقدة ومكلفة.اختار فريقه صنع أجهزة الاستشعار الحيوية الخاصة به من الجرافين، وهو شكل يشبه ورقة الكربون.يتم إنشاء كل من أجهزة الاستشعار القائمة على الجرافين وقنوات الموائع الدقيقة عن طريق نقش الصفائح البلاستيكية باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون، وهو جهاز شائع جدًا ومتاح لهواة المنزل.

وصمم فريق البحث جهاز الاستشعار الخاص به لقياس معدل التنفس ومعدل ضربات القلب، بالإضافة إلى مستويات حمض البوليك والتيروزين.تم اختيار التيروزين لأنه يمكن أن يكون مؤشرا على الاضطرابات الأيضية، وأمراض الكبد، واضطرابات الأكل، والحالات العصبية والنفسية.وقد تم اختيار حمض اليوريك لأنه، عند مستوياته المرتفعة، يرتبط بالنقرس، وهو مرض مفصلي مؤلم آخذ في الارتفاع على مستوى العالم.يحدث النقرس عندما تبدأ مستويات عالية من حمض اليوريك في الجسم بالتبلور في المفاصل، وخاصة مفاصل القدمين، مما يسبب تهيجًا والتهابًا.

لمعرفة مدى جودة أداء المستشعرات، اختبرها الباحثون على الأفراد الأصحاء والمرضى.للتحقق من مستويات التيروزين في العرق والتي تتأثر باللياقة البدنية للشخص، استخدموا مجموعتين من الأشخاص: الرياضيون المدربون والأفراد ذوي اللياقة البدنية المتوسطة.وكما هو متوقع، أظهرت أجهزة الاستشعار مستويات أقل من التيروزين في عرق الرياضيين.للتحقق من مستويات حمض البوليك، قام الباحثون بمراقبة عرق مجموعة من الأفراد الأصحاء الذين كانوا صائمين، وكذلك بعد تناول الأشخاص وجبة غنية بالبيورينات - وهي مركبات موجودة في الطعام يتم استقلابها إلى حمض البوليك.أظهر المستشعر ارتفاع مستويات حمض اليوريك بعد الوجبة.أجرى فريق جاو اختبارًا مشابهًا على مرضى النقرس.وأظهر المستشعر أن مستويات حمض البوليك لديهم أعلى بكثير من تلك الموجودة لدى الأشخاص الأصحاء.

وللتحقق من دقة أجهزة الاستشعار، قام الباحثون بسحب وفحص عينات الدم من مرضى النقرس والأشخاص الأصحاء.ارتبطت قياسات المستشعرات لمستويات حمض البوليك ارتباطًا وثيقًا بمستوياته في دمائهم.

يقول جاو إن الحساسية العالية لأجهزة الاستشعار، إلى جانب سهولة تصنيعها، تعني أنه يمكن للمرضى في المنزل استخدامها في النهاية لمراقبة حالات مثل النقرس والسكري وأمراض القلب والأوعية الدموية.إن الحصول على معلومات دقيقة في الوقت الفعلي حول صحتهم يمكن أن يسمح للمرضى بتعديل مستويات أدويتهم ونظامهم الغذائي حسب الحاجة.