Un nou plasture flexibil pentru piele vă poate ajuta să vă urmăriți sănătatea prin transpirație

Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers

Chei de luat masa

• Oamenii de știință au construit un dispozitiv de detectare a transpirației sub forma unui plasture adeziv subțire, flexibil, etanș la apă.
• Dispozitivul poate analiza transpirația pentru produse biochimice precum cortizol, glucoză, vitamina C și clor.
• Poate măsura markerii fiziologici cheie pentru a ajuta oamenii să monitorizeze sănătatea, atletismul și chiar performanța militară.

Doar o picătură de sudoare poate dezvălui multe despre corpul unei persoane. Acum, înțelegerea unor componente cheie ale biochimiei dvs. poate fi la fel de ușoară ca o palmă pe un plasture adeziv și glisarea acestuia lângă smartphone.

Într - o lucrare publicată săptămâna aceasta înLucrările Academiei Naționale de Științe, o echipă de cercetători a anunțat dezvoltarea unor plasturi subțiri, flexibili, care pot colecta și analiza cantități mici de transpirație în timp real.

„Sistemele microfluidice moi care captează, depozitează și efectuează analize biomarkere ale volumelor de transpirație microlitre, in situ, pe măsură ce iese din suprafața pielii, reprezintă o clasă emergentă de tehnologie portabilă, cu capacități puternice care completează cele ale dispozitivelor tradiționale de detectare biofizică. ”, Scriu autorii lucrării.

Acest plasture folosește chimia care schimbă culoarea pentru a măsura nivelurile de glucoză, lactat, clor, cortizol și multe altele ale purtătorului. Acestea pot ajuta la evaluarea diferitelor componente ale sănătății unei persoane, cum ar fi nivelul lor de hidratare și stres.

„Ceea ce încercăm să facem este să dezvoltăm o suită de tehnologii care pot fi redate sub forma unui autocolant”, coautor John Rogers, dr., Profesor de inginerie biomedicală, știința materialelor și chirurgie neurologică la Universitatea Northwestern, spune VeryWell. „Acesta este un fel de marcă de apă ridicată pentru noi în ceea ce privește sfera de funcționalitate a unui dispozitiv de acest tip.”

Ce înseamnă asta pentru tine

Plasturii adezivi vor fi în curând disponibili consumatorilor pentru a fi folosiți în atletism și nutriție. Dispozitivele de detectare a transpirației au capacitatea de a testa mai multe valori de sănătate și ar putea fi integrate în portabile, cum ar fi smartwatch-urile în curând.

Cum funcționează patch-ul

Testarea sângelui este cea mai comună metodă de captare a informațiilor despre anumite substanțe biochimice cheie, cum ar fi sodiu, potasiu, clorură și uree. Cu toate acestea, acest proces este invaziv, deoarece necesită înțeparea pielii sau pătrunderea ei cu o seringă. Acest lucru îl face mai puțin atrăgător ca proces de rutină.

Sudoarea, pe de altă parte, poate fi colectată de pe suprafața pielii fără acțiuni invazive. Și conține o serie de produse biochimice care sunt utile pentru înțelegerea și modelarea rezultatelor sănătății.

Din punct de vedere istoric, colectarea transpirației a fost deosebit de provocatoare. Uneori a implicat răzuirea acestuia de pe piele cu un instrument nu diferit de o racletă. La pășunatul pielii, materiale precum celulele pielii, murdăria și uleiul ar putea polua neintenționat proba.

Acest nou dispozitiv utilizează tehnologia microfluidică pentru a direcționa cantități mici de transpirație prin canale minuscule, supape și rezervoare din plasture. Când transpirația este eliberată din porii pielii, aceasta se deplasează prin aceste căi și interacționează cu testele - componente pentru a măsura compoziția substanțelor chimice din sudoare. Nu numai că acest plasture staționar asigură că proba de sudoare este curată, ci permite, de asemenea, să fie analizată în timp real.

„Aceste platforme microfluidice au schimbat protocoalele pe care le puteți folosi pentru a studia transpirația”, spune Rogers, care este, de asemenea, directorul fondator al Centrului pentru Electronică Bio-Integrată.

Plasturii sunt relativ puțin vizibili pentru purtător. Unul dintre motivele pentru dimensiunea redusă și structura sa flexibilă este că patch-ul nu conține o baterie voluminoasă. În schimb, este alimentat prin interacțiuni cu smartphone-uri.

Folosind tehnologia de comunicații de proximitate, care permite funcții precum plăți fără fir, patch-ul și smartphone-ul pot schimba în mod eficient energie și informații. Patch-ul primește energie wireless folosind unde radio de la telefon, iar informațiile despre transpirație - cum ar fi cât a fost colectat și compoziția sa chimică - sunt comunicate înapoi la telefon.

Dispozitivul trebuie să se afle în imediata apropiere a unui smartphone pentru ca acesta să funcționeze, ceea ce înseamnă că utilizatorul trebuie să gliseze telefonul aproape de patch-uri pentru ca acesta să primească energie. Dar, spune Rogers, oamenii de știință ar putea dezvolta un dispozitiv cu o antenă mai mare care ar putea fi instalată pe ceva de genul unei biciclete de exerciții pentru a obține o citire mai continuă.

Ce ne poate spune transpirația

Natura neinvazivă a colectării transpirației poate fi foarte utilă, mai ales pentru persoanele care se bazează pe teste de sânge de rutină pentru a-și măsura starea de sănătate.

„Dezavantajul este că nimeni nu știe cu adevărat atât de multe despre transpirație”, spune Rogers. „Are aceste componente chimice - se știe. Dar modul în care se ridică împotriva sângelui este o întrebare interesantă de cercetare și ne aflăm chiar în mijlocul acesteia ".

Grupul său de cercetare lucrează cu o echipă de cardiologi la Lurie Children's Hospital din Chicago pentru a înțelege mai bine cum se compară biomarkerii din transpirație cu cei din sânge. De exemplu, atât transpirația, cât și sângele conțin glucoză. Cercetătorii vor măsura nivelurile din ambele probe și vor evalua dacă și cum sunt corelate cele două, pentru a face senzorii de transpirație mai exacți și mai utili.

Măsurarea modului în care cortizolul, precum și glucoza și vitamina C, sunt eliberate în organism prin transpirație ar putea oferi, de asemenea, o perspectivă asupra sănătății mintale și a stresului fizic al purtătorului. Cortizolul este eliberat ca răspuns la factorii de stres fizici și psihici și poate declanșa consumul de glucoză atunci când corpul intră într-un răspuns de luptă sau fugă. În plus, nivelurile crescute de cortizol sunt legate de condiții precum obezitatea, diabetul, hipertensiunea și depresia.

Autorii speră că urmărirea acestor substanțe biochimice prin transpirație va duce la o mai bună înțelegere a modului în care interacționează cortizolul, glucoza și vitamina C.

Cum vor fi utilizate dispozitivele care detectează transpirația

Modelele actuale de ceasuri inteligente - cum ar fi Apple Watch și Fitbit - includ instrumente pentru a măsura ritmul cardiac, mișcarea și nivelurile de oxigen din sânge. Pentru a avansa dincolo de aceste măsurători fizice, adăugarea unui senzor de transpirație le-ar permite utilizatorilor să urmărească proprietățile biochimice și impactul acestora asupra sănătății utilizatorului.

„Am senzația că, în cele din urmă, acești mari jucători de pe piață vor prelua transpirația, deoarece nu sunt invazivi”, spune pentru Verywell Tolga Kaya, dr. Director al programelor de inginerie de la Universitatea Sacred Heart din Connecticut. „Odată ce îl vor implementa în ceasuri, atunci va crește”.

Pe baza cercetărilor efectuate de Rogers și echipa sa, Gatorade a dezvoltat GX Sweat Patch. Produsul este o versiune simplificată a celei descrise în studiu și testează numai factorii relevanți pentru sportivi, cum ar fi nivelurile de hidratare și electroliți.

Produsul a fost anunțat printr-o reclamă în timpul reprizei la jocul NBA All-Star din februarie și va fi disponibil în magazinele de articole sportive anul viitor. Patch-ul a trecut și pe tărâmul virtual ca produs în cea mai recentă versiune a jocului video NBA 2K.

Această tehnologie are diverse utilizări în sferele atletismului și nutriției, inclusiv urmărirea pierderii transpirației și a nivelurilor de electroliți.

„Vă puteți da seama dacă cineva este hidratat sau deshidratat în timp real, ceea ce este foarte util pentru că atunci când observați că vă este sete sau deshidratat, este deja prea târziu să îl aduceți înapoi”, spune Tolga, care nu este afiliat cu Hârtie din nord-vest. „Pierzi performanța mentală, performanța fizică destul de repede.”

Rogers și Tolga spun că aceste dispozitive ar putea fi utile și pentru armată. Pentru a menține mai bine sănătatea oamenilor de serviciu, patch-uri ca acestea ar putea evalua nivelul lor de hidratare și de cortizol pentru a asigura performanțe fizice și mentale maxime.

Pe măsură ce oamenii de știință învață cum să proiecteze dispozitive care coexistă cu sistemele vii, există loc pentru posibilități incredibile. De la dispozitive implantabile pentru creier până la patch-uri pentru urmărirea sănătății neonatale, Rogers spune că există multe modalități prin care noile instrumente ne pot ajuta să înțelegem mai bine biologia noastră de bază.

„Este un spațiu foarte bogat și larg pentru a face cercetări academice orientate spre descoperire”, spune Rogers. „Este un fel de știință cu consecințe, într-un anumit sens. Dacă dezvoltați o înțelegere, s-ar putea să creați bazele tehnologiilor care ar putea transforma modul în care facem asistența medicală cu beneficii directe și rezultate îmbunătățite pentru pacienți, costuri reduse și implementabilitate în zonele sărace ale planetei. ”