Сунгбон Ким, Рузбех Гаффари, Джон А. Роджерс
Ключевые выводы
- Ученые создали устройство для определения пота в виде тонкого, гибкого, водонепроницаемого лейкопластыря.
- Устройство может анализировать пот на наличие биохимических веществ, таких как кортизол, глюкоза, витамин С и хлор.
- Он может измерять ключевые физиологические маркеры, чтобы помочь людям контролировать здоровье, атлетику и даже военную успеваемость.
Даже капля пота может многое рассказать о теле человека. Теперь понять некоторые ключевые компоненты вашей биохимии можно так же просто, как приклеить пластырь и провести им рядом со смартфоном.
В статье, опубликованной на этой неделе вТруды Национальной академии наук, группа исследователей объявила о разработке тонких гибких пластырей, которые могут собирать и анализировать небольшое количество пота в режиме реального времени.
«Мягкие микрофлюидные системы, которые улавливают, хранят и выполняют анализ биомаркеров микролитровых объемов пота на месте, когда он выходит с поверхности кожи, представляют собой новый класс носимых технологий с мощными возможностями, которые дополняют возможности традиционных биофизических сенсорных устройств. , - пишут авторы статьи.
В этом пластыре используется химия, изменяющая цвет, для измерения уровня глюкозы, лактата, хлора, кортизола и других веществ у владельца. Они могут помочь оценить различные составляющие здоровья человека, например уровень гидратации и стресса.
«Что мы пытаемся сделать, так это разработать набор технологий, которые можно отобразить в виде стикера», - говорит соавтор Джон Роджерс, доктор философии, профессор биомедицинской инженерии, материаловедения и неврологической хирургии Северо-Западного университета. - рассказывает VeryWell. «Это своего рода высшая точка для нас с точки зрения объема функциональных возможностей устройства такого типа».
Что это значит для вас
Вскоре потребителям будут доступны липкие пластыри для использования в легкой атлетике и питании. Устройства для определения пота могут тестировать несколько показателей здоровья и вскоре могут быть интегрированы в носимые устройства, такие как умные часы.
Как работает патч
Анализ крови - наиболее распространенный метод сбора информации об определенных ключевых биохимических веществах, таких как натрий, калий, хлорид и мочевина. Однако этот процесс является инвазивным, поскольку требует прокалывания кожи или проникновения в нее шприцем. Это делает его менее привлекательным как рутинный процесс.
С другой стороны, пот можно собирать с поверхности кожи без каких-либо инвазивных действий. И он содержит ряд биохимических веществ, которые полезны для понимания и формирования результатов для здоровья.
Исторически сложилось так, что собирать пот было особенно сложно. Иногда это требовало соскабливания его с кожи с помощью инструмента, похожего на ракель. При задевании кожи такие материалы, как клетки кожи, грязь и масло, могут непреднамеренно загрязнить образец.
В этом новом устройстве используется микрожидкостная технология, позволяющая направлять небольшое количество пота через крошечные каналы, клапаны и резервуары в пластыре. Когда пот выделяется из пор кожи, он проходит по этим путям и взаимодействует с тестами - компонентами для измерения состава химических веществ пота. Этот стационарный пластырь не только обеспечивает чистоту пробы пота, но и позволяет анализировать ее в режиме реального времени.
«Эти микрожидкостные платформы изменили протоколы, которые вы можете использовать для изучения пота», - говорит Роджерс, который также является директором-основателем Центра биоинтегрированной электроники.
Нашивки относительно незаметны для пользователя. Одной из причин его небольшого размера и гибкой конструкции является отсутствие в пластыре громоздкой батареи. Вместо этого он работает через взаимодействие со смартфонами.
Используя технологию связи ближнего действия, которая обеспечивает такие функции, как беспроводные платежи, патч и смартфон могут эффективно обмениваться энергией и информацией. Патч получает питание по беспроводной сети, используя радиоволны от телефона, и информация о поте - например, сколько было собрано и его химический состав - передается обратно на телефон.
Чтобы устройство могло работать, оно должно находиться в непосредственной близости от смартфона, а это означает, что пользователь должен поднести свой телефон к патчу, чтобы он получил питание. Но, по словам Роджерса, ученые могли бы разработать устройство с антенной большего размера, которое можно было бы установить на что-то вроде велотренажера, чтобы получать более непрерывное считывание.
Что нам может сказать пот
Неинвазивный характер сбора пота может быть очень полезным, особенно для людей, которые полагаются на обычные анализы крови для измерения состояния своего здоровья.
«Недостатком является то, что на самом деле никто не знает столько о поте, - говорит Роджерс. «В нем есть эти химические компоненты - это известно. Но как это сочетается с кровью - это интересный вопрос исследования, и мы как раз в центре этого ».
Его исследовательская группа работает с группой кардиологов из детской больницы Лурье в Чикаго, чтобы лучше понять, чем биомаркеры в поту сравниваются с биомаркерами в крови. Например, и пот, и кровь содержат глюкозу. Исследователи будут измерять уровни в обоих образцах и оценивать, коррелируют ли они и как они, чтобы сделать датчики пота более точными и полезными.
Измерение того, как кортизол, а также глюкоза и витамин С высвобождаются в организме через пот, также может дать представление о психическом здоровье и физическом стрессе пользователя. Кортизол высвобождается в ответ на физические и психические стрессоры, и он может вызвать потребление глюкозы, когда организм начинает бежать или бежать. Кроме того, повышенный уровень кортизола связан с такими состояниями, как ожирение, диабет, гипертония и депрессия.
Авторы надеются, что отслеживание этих биохимических веществ через пот поможет лучше понять, как взаимодействуют кортизол, глюкоза и витамин С.
Как будут использоваться устройства для определения пота
Современные модели умных часов, такие как Apple Watch и Fitbit, включают инструменты для измерения частоты сердечных сокращений, движения и уровня кислорода в крови. Чтобы выйти за рамки этих физических измерений, добавление датчика пота позволит пользователям отслеживать биохимические свойства и их влияние на здоровье пользователя.
«У меня есть ощущение, что в конечном итоге эти крупные игроки на рынке возьмут на себя функцию определения пота, потому что это не является инвазивным», - говорит Verywell Толга Кайя, доктор философии, директор инженерных программ Университета Святого Сердца в Коннектикуте. «Как только они внедряют это в свои часы, они станут больше».
Основываясь на исследованиях Роджерса и его команды, Gatorade разработала GX Sweat Patch. Продукт представляет собой упрощенную версию продукта, описанного в исследовании, и предназначен только для проверки факторов, имеющих отношение к спортсменам, таких как гидратация и уровень электролитов.
О продукте было объявлено в рекламном ролике во время перерыва на Матче всех звезд НБА в феврале, и он будет доступен в магазинах спортивных товаров в следующем году. Патч также вошел в виртуальную реальность как продукт в самой последней версии видеоигры NBA 2K.
Эта технология находит различное применение в сферах легкой атлетики и питания, включая отслеживание потери потоотделения и уровня электролитов.
«Вы можете определить, есть ли у кого-то обезвоживание или обезвоживание в режиме реального времени, что очень полезно, потому что, когда вы замечаете, что испытываете жажду или обезвоживание, уже слишком поздно возвращать его», - говорит Толга, который не связан с Северо-западная газета. «Вы очень быстро теряете умственную работоспособность, физическую работоспособность».
Роджерс и Толга говорят, что эти устройства могут быть полезны и для военных. Чтобы лучше поддерживать здоровье обслуживающего персонала, подобные пластыри могут оценивать их уровень гидратации и кортизола, чтобы обеспечить максимальную физическую и умственную работоспособность.
По мере того как ученые узнают о том, как создавать устройства, сосуществующие с живыми системами, открываются невероятные возможности. Роджерс говорит, что есть много способов, которыми новые инструменты могут помочь нам лучше понять нашу основную биологию - от имплантируемых устройств для мозга до пластырей для отслеживания состояния здоровья новорожденных.
«Это действительно богатое и широкое пространство для проведения научных исследований, ориентированных на открытия», - говорит Роджерс. «В некотором смысле это своего рода наука с последствиями. Если вы разовьете понимание, вы сможете создать основу для технологий, которые могут изменить способы оказания медицинской помощи с прямой выгодой и улучшением результатов для пациентов, снижением затрат и возможностью развертывания в бедных районах планеты ».
.jpg)
