Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Klíčové jídlo
- Vědci postavili zařízení pro snímání potu ve formě tenké, pružné, vodotěsné náplasti.
- Zařízení dokáže analyzovat pot na biochemické látky, jako je kortizol, glukóza, vitamin C a chlor.
- Může měřit klíčové fyziologické ukazatele, které pomáhají lidem sledovat zdraví, atletiku a dokonce i vojenský výkon.
Pouhá kapka potu může odhalit mnoho o těle člověka. Pochopení některých klíčových složek vaší biochemie může být nyní stejně snadné jako klepnutí na lepicí náplast a přejetí prstem poblíž smartphonu.
V příspěvku zveřejněném tento týden vSborník Národní akademie věd, tým vědců oznámil vývoj tenkých, flexibilních náplastí, které mohou sbírat a analyzovat malé množství potu v reálném čase.
„Měkké mikrofluidní systémy, které zachycují, ukládají a provádějí biomarkerovou analýzu mikrolitrových objemů potu in situ, jak se vynořují z povrchu kůže, představují novou třídu nositelné technologie s výkonnými schopnostmi, které doplňují možnosti tradičních biofyzikálních snímacích zařízení , “Píší autoři článku.
Tato náplast používá chemii měnící barvy k měření hladin glukózy, laktátu, chloru, kortizolu a dalších látek. Mohou pomoci posoudit různé složky zdraví člověka, například úroveň hydratace a stresu.
"Snažíme se udělat, je vyvinout sadu technologií, které lze vykreslit ve formě štítku," spoluautor John Rogers, PhD, profesor biomedicínského inženýrství, vědy o materiálech a neurologické chirurgie na Northwestern University, říká VeryWell. "Toto je pro nás druh vysoké známky z hlediska funkčnosti zařízení tohoto typu."
Co to pro vás znamená
Spotřebitelům budou brzy k dispozici lepicí náplasti pro použití v atletice a výživě. Zařízení pro snímání potu mají schopnost testovat více metrik zdraví a brzy by mohla být integrována do nositelných zařízení, jako jsou chytré hodinky.
Jak oprava funguje
Krevní testování je nejběžnější metodou k zachycení informací o určitých klíčových biochemických látkách, jako je sodík, draslík, chlorid a močovina. Tento proces je však invazivní, protože vyžaduje napíchnutí kůže nebo její proniknutí injekční stříkačkou. Díky tomu je méně atraktivní jako rutinní proces.
Naproti tomu pot lze sbírat z povrchu kůže bez jakýchkoli invazivních akcí. A obsahuje řadu biochemikálií, které jsou užitečné pro pochopení a utváření výsledků v oblasti zdraví.
Sbírání potu bylo historicky obzvláště náročné. Někdy to zahrnovalo škrábání z kůže nástrojem, který se nepodobal stěrce. Při pastvě na kůži by materiály, jako jsou kožní buňky, špína a olej, mohly neúmyslně znečistit vzorek.
Toto nové zařízení využívá mikrofluidní technologii k nasměrování malého množství potu přes malé kanály, ventily a zásobníky v náplasti. Když se pot uvolňuje z pórů v pokožce, prochází těmito cestami a interaguje s testy - složkami pro měření složení chemických látek z potu. Tento stacionární patch nejen zajišťuje, že je vzorek potu čistý, ale také umožňuje jeho analýzu v reálném čase.
"Tyto mikrofluidní platformy změnily protokoly, které můžete použít ke studiu potu," říká Rogers, který je také zakládajícím ředitelem Centra pro biointegrovanou elektroniku.
Náplasti jsou na nositeli relativně nenápadné. Jedním z důvodů jeho malé velikosti a flexibilní struktury je, že patch neobsahuje objemnou baterii. Místo toho je napájen prostřednictvím interakcí se smartphony.
Využití komunikační technologie blízkého dosahu, která umožňuje funkce, jako jsou bezdrátové platby, patch a smartphone si mohou efektivně vyměňovat energii a informace. Náplast přijímá energii bezdrátově pomocí rádiových vln z telefonu a informace o potu - jako je množství shromážděné a jeho chemické složení - jsou sděleny zpět do telefonu.
Aby zařízení fungovalo, musí být v těsné blízkosti smartphonu, což znamená, že uživatel musí přejet telefonem poblíž opravy, aby mohl napájet. Rogers však říká, že vědci by mohli vyvinout zařízení s větší anténou, které by bylo možné instalovat na něco jako rotoped, aby se dosáhlo nepřetržitějšího čtení.
Co nám pot může říct
Neinvazivní charakter odběru potu může být velmi užitečný, zejména pro lidi, kteří se při měření svého zdravotního stavu spoléhají na rutinní krevní testy.
"Nevýhodou je, že nikdo o potu opravdu neví všechno," říká Rogers. "Má tyto chemické složky - to je známo." Ale jak se to hromadí proti krvi, je zajímavá výzkumná otázka a my jsme přímo uprostřed toho. “
Jeho výzkumná skupina pracuje s týmem kardiologů v dětské nemocnici Lurie v Chicagu, aby lépe pochopila, jak se biomarkery v potu srovnávají s těmi v krvi. Například pot i krev obsahují glukózu. Vědci budou měřit hladiny v obou vzorcích a posoudit, zda a jak jsou tyto dva korelovány, aby senzory potu byly přesnější a užitečnější.
Měření toho, jak se kortizol, stejně jako glukóza a vitamin C, uvolňují v těle potem, by také mohlo poskytnout informace o duševním zdraví a fyzickém stresu nositele. Kortizol se uvolňuje v reakci na fyzické a duševní stresory a může spustit spotřebu glukózy, když tělo nastartuje reakci na boj nebo útěk. Navíc jsou zvýšené hladiny kortizolu spojeny s podmínkami, jako je obezita, cukrovka, hypertenze a deprese.
Autoři doufají, že sledování těchto biochemikálií potem povede k lepšímu porozumění interakce kortizolu, glukózy a vitaminu C.
Jak se budou používat zařízení pro snímání potu
Současné modely chytrých hodinek - například Apple Watch a Fitbit - obsahují nástroje pro měření srdeční frekvence, pohybu a hladin kyslíku v krvi. Abychom pokročili dále než tato fyzikální měření, přidání potního senzoru by uživatelům umožnilo sledovat biochemické vlastnosti a jejich dopad také na zdraví uživatele.
"Mám pocit, že tito velcí hráči na trhu nakonec přijmou snímání potu, protože to není invazivní," říká Verywell Tolga Kaya, PhD, ředitelka inženýrských programů na Sacred Heart University v Connecticutu. "Jakmile to implementují do svých hodinek, pak se to zvětší."
Na základě výzkumu Rogerse a jeho týmu vyvinul Gatorade potítko GX Sweat Patch. Produkt je zjednodušenou verzí verze popsané ve studii a testuje pouze faktory relevantní pro sportovce, jako je hydratace a hladina elektrolytů.
Produkt byl oznámen prostřednictvím reklamy během poločasu na únorové hře NBA All-Star a bude k dispozici v obchodech se sportovním zbožím příští rok. Patch také vstoupil do virtuální říše jako produkt v nejnovější verzi videohry NBA 2K.
Tato technologie má různá použití v oblastech atletiky a výživy, včetně sledování ztráty potu a hladin elektrolytů.
"Můžete zjistit, zda je někdo hydratovaný nebo dehydratovaný v reálném čase, což je velmi užitečné, protože když si všimnete, že máte žízeň nebo dehydrataci, je již příliš pozdě na to, abyste to přivedli zpět," říká Tolga, který není spojen Severozápadní papír. "Ztrácíš mentální výkon, fyzický výkon docela rychle."
Rogers a Tolga tvrdí, že tato zařízení mohou být užitečná i pro armádu. K lepšímu udržení zdraví lidí poskytujících služby by takové náplasti mohly hodnotit jejich hydrataci a hladinu kortizolu, aby zajistily špičkový fyzický a duševní výkon.
Když se vědci dozvěděli, jak navrhovat zařízení, která koexistují s živými systémy, existuje prostor pro neuvěřitelnou možnost. Od implantovatelných zařízení pro mozek po náplasti ke sledování zdraví novorozenců Rogers říká, že existuje mnoho způsobů, jak nám nové nástroje mohou pomoci lépe porozumět naší základní biologii.
"Je to opravdu bohatý a široký prostor pro provádění akademického výzkumu zaměřeného na objevy," říká Rogers. "Je to v jistém smyslu druh vědy s důsledky." Pokud si osvojíte porozumění, můžete vytvořit základy pro technologie, které by mohly změnit způsoby naší zdravotní péče s přímými přínosy a lepšími výsledky pro pacienty, sníženými náklady a možností nasazení v chudých oblastech planety. “
.jpg)
