Исследователи успешно протестировали устройство, которое в один прекрасный день может использовать химические биомаркеры, содержащиеся в поте, для выявления изменений в здоровье человека.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, команда из Университета штата Огайо продемонстрировала беспроводной биохимический датчик без батареи, который определял уровень сахара в крови – или глюкозы, — который люди выделяют из своей кожи во время физических упражнений.
“умное ожерелье” — в комплекте с функциональной застежкой и подвеской использовалось для контроля уровня глюкозы у участников исследования во время тренировки.
Вместо батареи работает с использованием резонансного контура, который отражает радиочастотные сигналы, посылаемые внешней системой считывания. После 30-минутной езды на велосипеде в помещении участники делали 15-минутный перерыв, во время которого пили подслащенные сахаром напитки, прежде чем возобновить езду на велосипеде.
Исследователи знали, что уровень глюкозы в поту должен повышаться после употребления сладких напитков — вопрос заключался в том, сможет ли этот новый датчик зафиксировать его, сказал Цзинхуа Ли, соавтор исследования и доцент кафедры материаловедения и инженерии в штате Огайо.
Результаты показали, что датчик успешно отслеживал уровень глюкозы, что говорит о том, что он будет работать для мониторинга других важных химических веществ в поте.
“Пот на самом деле содержит сотни биомаркеров, которые могут раскрыть очень важную информацию о состоянии нашего здоровья”, – сказал Ли. “Следующее поколение биосенсоров будет настолько биоинтуитивным и неинвазивным, что мы сможем обнаруживать ключевую информацию, содержащуюся в жидкостях организма человека”.
Биомаркеры – это вещества, которые могут раскрыть самые глубокие секреты организма: все, начиная от болезней, инфекций и даже свидетельств эмоциональной травмы, можно обнаружить в жидкостях организма человека, включая пот, слезы, слюну и мочу. В дополнение к анализу состава пота, исследователи полагают, что однажды этот датчик можно будет использовать в качестве биоимплантов и использовать для обнаружения нейротрансмиттеров и гормонов, что может помочь выявить ионные нарушения в спинномозговой жидкости, связанные со вторичным повреждением головного мозга, или даже привести к новому пониманию того, как функционирует мозг, сказал Ли.
Кроме того, это умное ожерелье требует лишь минимального количества пота для работы интерфейса из-за миниатюрной структуры сенсорного интерфейса, добавил Ли.
Вместо использования громоздких и жестких компьютерных чипов, используемых в наших телефонах и ноутбуках, датчики изготавливаются из ультратонких материалов. Такой стиль дизайна делает изделие очень гибким, защищает функциональность устройства и гарантирует, что оно может безопасно соприкасаться с кожей человека.
Хотя в исследовании отмечается, что дальнейшая миниатюризация сделает более возможным внедрение этого и подобных устройств, которые можно было бы легко интегрировать в нашу повседневную жизнь.
Статья: Tzu-Li Liu et al, Battery-free, tuning circuit–inspired wireless sensor systems for detection of multiple biomarkers in bodily fluids, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abo7049
