Этот сайт управляется компанией или компаниями, принадлежащими Informa PLC, и все авторские права принадлежат им.Зарегистрированный офис Informa PLC: 5 Howick Place, London SW1P 1WG.Зарегистрировано в Англии и Уэльсе.Номер 8860726.
Группа исследователей Калифорнийского технологического института под руководством Вэй Гао, профессора биомедицинской инженерии, разработала носимый датчик, который контролирует уровни метаболитов и питательных веществ в крови человека, анализируя его пот.Предыдущие датчики пота в основном нацелены на соединения, которые присутствуют в высоких концентрациях, такие как электролиты, глюкоза и лактат.Этот новый более чувствителен и обнаруживает соединения пота в гораздо меньших концентрациях.Его также легче производить, и его можно производить серийно.
Целью команды является датчик, который позволит врачам постоянно контролировать состояние пациентов с такими заболеваниями, как сердечно-сосудистые заболевания, диабет и заболевания почек, которые приводят к аномальному уровню питательных веществ или метаболитов в кровотоке.Пациентам было бы лучше, если бы их врач знал больше об их личном состоянии, и этот метод позволяет избежать тестов, требующих игл и забора крови.
«Такие носимые датчики пота могут быстро, непрерывно и неинвазивно фиксировать изменения в состоянии здоровья на молекулярном уровне», — говорит Гао.«Они могли бы сделать возможным персонализированный мониторинг, раннюю диагностику и своевременное вмешательство».
Датчик основан на микрофлюидике, которая манипулирует небольшими количествами жидкостей, обычно через каналы шириной менее четверти миллиметра.Микрофлюидика идеально подходит для данного применения, поскольку она сводит к минимуму влияние испарения пота и загрязнения кожи на точность датчика.Поскольку свежепоступивший пот проходит через микроканалы датчика, он точно измеряет состав пота и фиксирует изменения концентрации с течением времени.
До сих пор, по словам Гао и его коллег, носимые датчики на основе микрофлюидных систем в основном изготавливались методом литографии-испарения, что требует сложных и дорогостоящих процессов изготовления.Его команда решила сделать свои биосенсоры из графена, листовой формы углерода.И сенсоры на основе графена, и каналы микрофлюидики создаются путем гравировки пластиковых листов с помощью углекислотного лазера — устройства, настолько распространенного, что оно доступно домашним любителям.
Исследовательская группа разработала свой датчик для измерения частоты дыхания и сердечного ритма, а также уровня мочевой кислоты и тирозина.Тирозин был выбран потому, что он может быть индикатором метаболических нарушений, заболеваний печени, расстройств пищевого поведения и нервно-психических состояний.Мочевая кислота была выбрана потому, что ее повышенный уровень связан с подагрой — болезненным заболеванием суставов, число случаев которого растет во всем мире.Подагра возникает, когда высокий уровень мочевой кислоты в организме начинает кристаллизоваться в суставах, особенно стоп, вызывая раздражение и воспаление.
Чтобы проверить, насколько хорошо работают датчики, исследователи протестировали их на здоровых людях и пациентах.Чтобы проверить уровень тирозина в поте, на который влияет физическая подготовка человека, они использовали две группы людей: тренированных спортсменов и людей средней физической подготовки.Как и ожидалось, датчики показали более низкий уровень тирозина в поте спортсменов.Чтобы проверить уровень мочевой кислоты, исследователи наблюдали за потом группы здоровых людей, которые голодали, а также после того, как испытуемые съели пищу, богатую пуринами — соединениями в пище, которые метаболизируются в мочевую кислоту.Датчик показал повышение уровня мочевой кислоты после еды.Команда Гао провела аналогичный тест на пациентах с подагрой.Датчик показал, что уровень мочевой кислоты у них был намного выше, чем у здоровых людей.
Чтобы проверить точность датчиков, исследователи взяли и проверили образцы крови пациентов с подагрой и здоровых людей.Показания датчиков уровня мочевой кислоты сильно коррелировали с уровнем ее в крови.
Гао говорит, что высокая чувствительность датчиков, а также простота их изготовления означают, что в конечном итоге пациенты смогут использовать их дома для мониторинга таких состояний, как подагра, диабет и сердечно-сосудистые заболевания.Наличие точной информации о своем здоровье в режиме реального времени может даже позволить пациентам корректировать дозы лекарств и диету по мере необходимости.
Время публикации: 12 декабря 2019 г.