Επιστήμονες ανέπτυξαν έναν φορετό αισθητήρα που παρακολουθεί τον ιδρώτα

Η συνεχής παρακολούθηση του ιδρώτα μπορεί να αποκαλύψει πολύτιμες πληροφορίες για την ανθρώπινη υγεία, όπως τα επίπεδα γλυκόζης του οργανισμού. Ωστόσο, οι φορετοί αισθητήρες που είχαν αναπτυχθεί προηγουμένως για τον σκοπό αυτό ήταν ελλιπείς, καθώς δεν μπορούσαν να αντέξουν τις κακουχίες ή να επιτύχουν την ακρίβεια που απαιτείται για τη συνεχή παρακολούθηση. Τώρα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Penn State δημιούργησαν ένα νέο φορετό επίθεμα που απαντά στο πρόβλημα αυτό.

Ο αισθητήρας είναι κατασκευασμένος από ένα νανοσύνθετο υλικό και ανιχνεύει συγκεκριμένα επίπεδα γλυκόζης στον ιδρώτα για τρεις εβδομάδες, ενώ ταυτόχρονα παρακολουθεί τη θερμοκρασία του σώματος και τα επίπεδα pH, ανέφεραν οι ερευνητές στη μελέτη τους που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση «Advanced Functional Materials».

«Ο ιδρώτας είναι ιδανικός για συνεχή και μη επεμβατική ανίχνευση βιοδεικτών σε πραγματικό χρόνο», εξήγησαν οι ερευνητές. «Ωστόσο τα χαμηλά επίπεδα συγκέντρωσης βιοδεικτών στον ιδρώτα και η μεταβλητότητα άλλων παραγόντων, όπως το pH, η αλατότητα και η θερμοκρασία, δυσκολεύουν τους συμβατικούς βιοαισθητήρες ιδρώτα στην ανίχνευση και την ακρίβεια. Αυτή η συσκευή λαμβάνει υπόψη της αυτή τη μεταβλητότητα, ενώ μετράει τη γλυκόζη με την απαιτούμενη εξειδίκευση για εβδομάδες κάθε φορά», ανέφερε η ερευνητική ομάδα.

Οι ερευνητές γνώριζαν από προηγούμενες μελέτες τους πως τα ηλεκτρόδια που έχουν κατασκευαστεί από γραφένιο επαγόμενο με λέιζερ (LIG) μπορούν να βοηθήσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν ένα πιο αποτελεσματικό φορετό αισθητήρα ιδρώτα. Παρά τους περιορισμούς λόγω της χαμηλής ευαισθησίας στη γλυκόζη και της περιορισμένης επιφάνειας για την απαραίτητη ηλεκτροχημεία, τα ηλεκτρόδια LIG είναι απλά στην κατασκευή, φθηνά και εύκαμπτα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια απλή επεξεργασία με λέιζερ για να δημιουργήσουν ένα σταθερό, τρισδιάστατο δίκτυο από εξαιρετικά αγώγιμα κράματα ευγενών μετάλλων – χρυσό και ασήμι σε αυτή την περίπτωση – και νανοσύνθετα υλικά με βάση τον άνθρακα στο πορώδες ηλεκτρόδιο LIG. Τα ευγενή μέταλλα δεν είναι μόνο εξαιρετικά αγώγιμα αλλά και ανθεκτικά στην οξείδωση.

Θερμαίνοντας το νανοσύνθετο υλικό με μια απλή επεξεργασία με λέιζερ, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το υλικό αντιστέκεται και στη συσσωμάτωση. Αυτό είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο όπου τα νανοσωματίδια συνενώνονται σε συσσωματώματα.

«Η γλυκόζη στην επιφάνεια του τροποποιημένου ηλεκτροδίου LIG οξειδώνεται με χαμηλότερο δυναμικό», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Φαρνάζ Λορεστάνι, μεταδιδακτορικός υπότροφος του ESM.

«Αυτή η οξείδωση δημιουργεί μετρήσιμο ρεύμα ή αλλαγή δυναμικού που είναι ευθέως ανάλογη με τη συνολική συγκέντρωση γλυκόζης στο διάλυμα. Βλέπουμε επίσης πολύ μεγαλύτερη σταθερότητα με την πάροδο του χρόνου, με τον αισθητήρα που υποβλήθηκε σε επεξεργασία με λέιζερ να χάνει μόνο το 9% της ευαισθησίας του σε τρεις εβδομάδες σε σύγκριση με το 20% ενός συμβατικού αισθητήρα», εξήγησε.

Εκτός από τη μέτρηση της γλυκόζης, το τροποποιημένο ηλεκτρόδιο LIG ανταποκρίθηκε και στις αλλαγές των επιπέδων pH, σύμφωνα με τους ερευνητές. Για την κατασκευή της φορετής συσκευής, οι ερευνητές συνδύασαν τον αισθητήρα γλυκόζης και pH με έναν άλλο αισθητήρα θερμοκρασίας, καθώς και ένα ελαστικό στρώμα με σπειροειδή μικρορευστικά κανάλια, για τη συνεχή συλλογή και δρομολόγηση του ιδρώτα προς δειγματοληψία.

Η συσκευή επιτρέπει τη βαθμονόμηση των μετρήσεων γλυκόζης με βάση τις διακυμάνσεις στο pH του ιδρώτα και τη θερμοκρασία του σώματος από δραστηριότητες όπως η άσκηση και το φαγητό. Το πλάτος του είναι διπλάσιο από αυτό ενός γραμματόσημου και τοποθετείται απευθείας στο δέρμα.

«Πρόκειται για μια πλατφόρμα χαμηλού κόστους που προσφέρει βολική, ακριβή και συνεχή ανάλυση του ιδρώτα σε διάφορες συνθήκες, η οποία έχει μεγάλες δυνατότητες για την ατομική και πληθυσμιακή υγεία, την εξατομικευμένη ιατρική και τη διατροφή ακριβείας’, δήλωσαν οι ερευνητές.

ΠΗΓΗ: Eurekalert