Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Ključni zajtrki
- Znanstveniki so zgradili napravo za zaznavanje znoja v obliki tankega, prožnega, vodotesnega lepilnega obliža.
- Naprava lahko analizira znoj na biokemične snovi, kot so kortizol, glukoza, vitamin C in klor.
- Izmeri lahko ključne fiziološke označevalce, ki ljudem pomagajo spremljati zdravje, atletiko in celo vojaško uspešnost.
Že kapljica znoja lahko veliko razkrije o človekovem telesu. Zdaj je razumevanje nekaterih ključnih sestavnih delov vaše biokemije lahko tako enostavno, kot če bi udarili lepilni obliž in ga povlekli v bližini pametnega telefona.
V prispevku, objavljenem ta teden v LjubljaniZbornik Nacionalne akademije znanosti, skupina raziskovalcev je napovedala razvoj tankih, fleksibilnih obližev, ki lahko sproti zbirajo in analizirajo majhne količine znoja.
„Mehki mikrofluidni sistemi, ki zajemajo, shranjujejo in izvajajo biomarkersko analizo mikrolitrskih količin znoja, in situ, ko izstopa s površine kože, predstavljajo nov razred nosljive tehnologije z zmogljivimi zmogljivostmi, ki dopolnjujejo tradicionalne biofizične zaznavne naprave , «Pišejo avtorji prispevka.
Ta obliž uporablja kemijo, ki spreminja barvo, za merjenje ravni glukoze, laktata, klora, kortizola in drugega uporabnika. Ti lahko pomagajo oceniti različne sestavine človekovega zdravja, na primer stopnjo hidracije in stresa.
"Kar poskušamo narediti, je razviti nabor tehnologij, ki jih je mogoče prikazati v obliki nalepk," je dejal soavtor John Rogers, profesor biomedicinskega inženirstva, znanosti o materialih in nevrološke kirurgije na univerzi Northwestern, pove VeryWell. "To je nekakšen znak visoke vode za nas glede obsega funkcionalnosti naprave te vrste."
Kaj to pomeni za vas
Lepilni obliži bodo kmalu na voljo potrošnikom za uporabo v atletiki in prehrani. Naprave za zaznavanje znoja lahko preskušajo več zdravstvenih meritev in bi jih lahko kmalu vključili v nosljive naprave, kot so pametne ure.
Kako obliž deluje
Preiskave krvi so najpogostejša metoda zajemanja informacij o nekaterih ključnih biokemijskih snoveh, kot so natrij, kalij, klorid in sečnina. Ta postopek pa je invaziven, saj zahteva bodenje kože ali prodiranje skozi brizgo. Zaradi tega je manj privlačen kot rutinski postopek.
Znoj pa lahko poberemo s površine kože brez kakršnih koli invazivnih ukrepov. Vsebuje številne biokemične snovi, ki so koristne za razumevanje in oblikovanje zdravstvenih rezultatov.
V preteklosti je bilo pobiranje znoja še posebej zahtevno. Včasih je šlo za strganje s kože z orodjem, za razliko od otiralnika. Pri paši kože lahko materiali, kot so kožne celice, umazanija in olje, nenamerno onesnažijo vzorec.
Ta nova naprava uporablja mikrofluidno tehnologijo za usmerjanje majhnih količin znoja skozi majhne kanale, ventile in rezervoarje v obližu. Ko se znoj sprosti iz por v koži, potuje po teh poteh in sodeluje s preskusi - sestavnimi deli za merjenje sestave kemikalij iz znoja. Ta mirujoči obliž ne samo, da zagotavlja vzorec znoja nedotaknjen, temveč omogoča tudi njegovo analizo v realnem času.
"Te mikrofluidne platforme so spremenile protokole, s katerimi lahko preučujete znoj," pravi Rogers, ki je tudi ustanovni direktor Centra za bio-integrirano elektroniko.
Obliži so na uporabniku razmeroma neopazni. Eden od razlogov za majhnost in prilagodljivo strukturo je ta, da obliž ne vsebuje velike baterije. Namesto tega se napaja prek interakcij s pametnimi telefoni.
Izkoristijo komunikacijsko tehnologijo bližnjega dosega, ki omogoča funkcije, kot so brezžična plačila, obliž in pametni telefon lahko učinkovito izmenjujeta moč in informacije. Obliž prejema moč brezžično s pomočjo radijskih valov iz telefona, informacije o znoju - na primer koliko je bilo zbranega in kemični sestavek - pa se pošljejo nazaj v telefon.
Naprava mora biti v neposredni bližini pametnega telefona, da lahko deluje, kar pomeni, da mora uporabnik povleči svoj telefon blizu obliža, da bo dobil moč. Toda, pravi Rogers, bi znanstveniki lahko razvili napravo z večjo anteno, ki bi jo lahko namestili na nekaj podobnega sobnemu kolesu, da bi dobili bolj neprekinjeno branje.
Kaj nam znoj lahko pove
Neinvazivna narava zbiranja znoja je lahko zelo koristna, zlasti za ljudi, ki se za merjenje zdravstvenega stanja zanašajo na rutinske krvne preiskave.
"Pomanjkljivost je, da nihče v resnici ne ve vsega toliko o znoju," pravi Rogers. »Ima te kemične sestavine - to je znano. Toda kako se nabira proti krvi, je zanimivo raziskovalno vprašanje in že smo sredi tega. "
Njegova raziskovalna skupina sodeluje z ekipo kardiologov v Otroški bolnišnici Lurie v Chicagu, da bi bolje razumela, kako se biomarkerji v znoju primerjajo s krvnimi. Na primer, znoj in kri vsebujeta glukozo. Raziskovalci bodo izmerili ravni v obeh vzorcih in ocenili, ali in kako sta med seboj povezani, da bi senzorji znoja postali bolj natančni in uporabni.
Merjenje, kako se kortizol, pa tudi glukoza in vitamin C sproščata v telesu skozi znoj, bi lahko omogočilo tudi vpogled v duševno zdravje in fizični stres uporabnika. Kortizol se sprosti kot odziv na fizične in duševne stresorje in lahko sproži porabo glukoze, ko telo sproži odziv na boj ali beg. Poleg tega so povečane ravni kortizola povezane s stanji, kot so debelost, diabetes, hipertenzija in depresija.
Avtorji upajo, da bo sledenje teh biokemičnih snovi skozi znoj privedlo do boljšega razumevanja medsebojnega delovanja kortizola, glukoze in vitamina C.
Kako se bodo uporabljale naprave za zaznavanje znoja
Trenutni modeli pametnih ur, kot sta Apple Watch in Fitbit, vključujejo orodja za merjenje srčnega utripa, gibanja in ravni kisika v krvi. Da bi napredovali po teh fizičnih meritvah, bi dodatek senzorja znoja uporabnikom omogočil sledenje biokemijskim lastnostim in njihovemu vplivu tudi na zdravje uporabnika.
"Občutek imam, da se bodo sčasoma ti veliki igralci na trgu lotili zaznavanja znoja, ker ni invaziven," za Verywell pove dr. Tolga Kaya, direktor inženirskih programov na univerzi Sacred Heart v Connecticutu. "Ko ga enkrat vgradijo v svoje ure, bo šel večji."
Na podlagi raziskav Rogersa in njegove ekipe je Gatorade razvil obliž za znojenje GX. Izdelek je poenostavljena različica tiste, opisane v študiji, in preskuša le dejavnike, pomembne za športnike, kot so hidracija in nivo elektrolitov.
Izdelek je bil objavljen v reklami v polčasu na tekmi NBA All-Star februarja, v trgovinah s športno opremo pa bo na voljo prihodnje leto. Obliž je prešel tudi na virtualno področje kot izdelek v najnovejši različici video igre NBA 2K.
Ta tehnologija se na različne načine uporablja na atletskem in prehranskem področju, vključno s sledenjem izgubi znoja in ravni elektrolitov.
"V realnem času lahko ugotovite, ali je nekdo hidriran ali dehidriran, kar je zelo koristno, ker ko opazite, da ste žejni ali dehidrirani, je že prepozno, da ga vrnete," pravi Tolga, ki ni povezan z Severozahodni papir. "Dokaj hitro izgubite duševno in fizično zmogljivost."
Rogers in Tolga pravita, da bi bile te naprave lahko koristne tudi za vojsko. Za boljše vzdrževanje zdravja ljudi, ki uporabljajo storitve, bi lahko takšni obliži ocenili njihovo hidracijo in raven kortizola, da bi zagotovili največjo telesno in duševno zmogljivost.
Ko se znanstveniki naučijo, kako oblikovati naprave, ki soobstajajo živim sistemom, je prostora za neverjetne možnosti. Od vsadljivih naprav za možgane do obližev za sledenje zdravju novorojenčkov, Rogers pravi, da obstaja veliko načinov, na katere nam nova orodja pomagajo bolje razumeti našo osnovno biologijo.
"To je res bogat, širok prostor za izvajanje akademskih raziskav, usmerjenih v odkritja," pravi Rogers. »To je nekako znanost s posledicami, v nekem smislu. Če razvijete razumevanje, boste morda lahko ustvarili temelje za tehnologije, ki bi lahko spremenile načine izvajanja zdravstvenega varstva z neposrednimi koristmi in boljšimi rezultati za paciente, zmanjšanimi stroški in razpoložljivostjo na revnih območjih planeta. "
