Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο δημιούργησαν ένα πειραματικό έξυπνο δαχτυλίδι που αναλύει συνεχώς τον ιδρώτα από το δάχτυλο προκειμένου να παρακολουθεί διάφορα μόρια που σχετίζονται με τον μεταβολισμό, τη διατροφή, την άσκηση και την κατανάλωση αλκοόλ.
Το δαχτυλίδι μπορεί να μετρά έως και τέσσερις βιοδείκτες ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας εναλλάξιμους αισθητήρες σχεδιασμένους να ανιχνεύουν γλυκόζη, κετόνες, βιταμίνη C, ουρικό οξύ, γαλακτικό οξύ και αλκοόλ.
Η τεχνολογία σηματοδοτεί μια αλλαγή σε σχέση με τις σωματικές μετρήσεις που συλλέγουν τις περισσότερες καταναλωτικά φορετές ηλεκτρονικές συσκευές. Τα υπάρχοντα έξυπνα δαχτυλίδια βασίζονται συνήθως σε σήματα όπως ο καρδιακός ρυθμός, η κίνηση και η θερμοκρασία του δέρματος, ενώ η νέα συσκευή έχει σχεδιαστεί για να καταγράφει μεταβολές σε χημικές πληροφορίες μέσα στο σώμα.
«Τα εμπορικά έξυπνα δαχτυλίδια παρέχουν μόνο βιοφυσικές πληροφορίες, αλλά δεν διαθέτουν μοριακές πληροφορίες σχετικά με βιοχημικούς δείκτες, οι οποίες προσφέρουν βαθύτερες γνώσεις για την κατάσταση της υγείας ενός ατόμου», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, Ταμόγκνα Σάχα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια.
Οι ερευνητές περιγράφουν την τεχνολογία που ανέπτυξαν στην επιθεώρηση «Nature Communications» ως το πρώτο πλήρως ενσωματωμένο έξυπνο δαχτυλίδι που προορίζεται για τακτική βιοχημική παρακολούθηση.
Συλλογή ιδρώτα χωρίς άσκηση
Ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της συσκευής είναι ότι ο χρήστης δεν χρειάζεται να γυμναστεί ή να προκαλέσει σκόπιμα εφίδρωση. Τα δάχτυλα απελευθερώνουν συνεχώς μικρές ποσότητες υγρασίας ακόμη και όταν κάποιος βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας. Το δαχτυλίδι συλλέγει αυτό το υγρό μέσω όσμωσης χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ανέπτυξε ο Σάχα.
Ένα μαλακό υλικό που ονομάζεται οσμωτική υδρογέλη δημιουργεί διαφορά πίεσης η οποία τραβά απαλά τον ιδρώτα μέσα από το δέρμα και σε ένα στενό κανάλι μεταφοράς υγρού. Η διαδικασία είναι ανώδυνη και θυμίζει τη φυσική μετακίνηση του νερού από το έδαφος προς τα φύλλα ενός φυτού.
Στο εσωτερικό του δαχτυλιδιού μια ηλεκτροχημική συστοιχία αισθητήρων μετρά τα μόρια που έχουν συλλεχθεί στον ιδρώτα. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρονικά σήματα μετατρέπονται σε εκτιμώμενες συγκεντρώσεις, χρησιμοποιώντας συντελεστές βαθμονόμησης που έχουν αναπτυχθεί για κάθε χρήστη ξεχωριστά.
Αυτή η εξατομικευμένη βαθμονόμηση είναι σημαντική, επειδή η σύσταση του ιδρώτα και η σχέση μεταξύ των μετρήσεων του ιδρώτα και του αίματος μπορεί να διαφέρουν από άνθρωπο σε άνθρωπο.
Παρακολούθηση του μεταβολισμού σε πραγματικό χρόνο
Η δυνατότητα ταυτόχρονης παρακολούθησης πολλών μορίων μπορεί να αποκαλύψει μοτίβα που μια μεμονωμένη μέτρηση θα μπορούσε να χάσει. Η γλυκόζη και οι κετόνες για παράδειγμα παρέχουν διαφορετικές αλλά συνδεδεμένες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο το σώμα λαμβάνει και χρησιμοποιεί ενέργεια.
Η συνεχής παρακολούθηση θα μπορούσε να δείξει πώς μεταβάλλονται τα επίπεδα αυτά μετά τα γεύματα κατά τη νηστεία στη διάρκεια της άσκησης ή ως αντίδραση σε φαρμακευτική αγωγή.
«Ένα δαχτυλίδι που καταγράφει δυναμικές μοριακές πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμο για τη λήψη ενημερωμένων αποφάσεων σχετικά με την υγεία, τη διατροφή και τον τρόπο ζωής. Για παράδειγμα η δυνατότητα του δαχτυλιδιού να παρακολουθεί συνεχώς και ταυτόχρονα τη γλυκόζη και τις κετόνες θα μπορούσε να συμβάλει σημαντικά στη βέλτιστη δοσολογία ινσουλίνης για τη διαχείριση του διαβήτη» αναφέρει ο Τζόσεφ Βάνγκ, επικεφαλής του εργαστηρίου όπου δημιουργήθηκε το δαχτυλίδι.
Σε δοκιμές στις οποίες συμμετείχαν υγιείς εθελοντές και άτομα με διαβήτη τύπου 1, οι μετρήσεις γλυκόζης από το δαχτυλίδι ακολούθησαν στενά τις μετρήσεις εμπορικών συσκευών συνεχούς παρακολούθησης γλυκόζης (CGM). Τα αποτελέσματα για τις κετόνες παρουσίασαν επίσης στενή συμφωνία με τις μετρήσεις εμπορικών μετρητών κετονών αίματος.
Ένα πλήρες εργαστήριο πάνω σε ένα δάχτυλο
Το δαχτυλίδι περιλαμβάνει ολόκληρο το σύστημα ανίχνευσης, χωρίς να χρειάζεται ξεχωριστό επίθεμα ή εξωτερική συσκευή ανάγνωσης. Το ένα τμήμα στεγάζει το σύστημα συλλογής ιδρώτα, το κανάλι μεταφοράς υγρού και τους αισθητήρες, ενώ το άλλο περιλαμβάνει την μπαταρία και την πλακέτα κυκλώματος. Τα αποτελέσματα μεταδίδονται ασύρματα σε εφαρμογή smartphone επιτρέποντας στον χρήστη να παρακολουθεί τις μεταβολές των βιοδεικτών με την πάροδο του χρόνου.
Μια εύκαμπτη, επαναφορτιζόμενη μπαταρία οξειδίου ψευδαργύρου-αργύρου μπορεί να τροφοδοτεί το πρωτότυπο για έως και 12 ώρες μεταξύ των φορτίσεων. Η πλακέτα κυκλώματος είναι μικρότερη από ένα αμερικανικό νόμισμα των 25 σεντ, ενώ το εξωτερικό περίβλημα είναι κατασκευασμένο από πολυμερές που έχει δημιουργηθεί με 3D εκτύπωση.
«Το γεγονός ότι όλο αυτό το σύστημα έχει ενσωματωθεί σε τόσο μικρό χώρο, μέσα στη μορφή ενός δαχτυλιδιού, είναι εκπληκτικό» λέει ο Βάνγκ.
Naftemporiki.gr
The post Έξυπνο δαχτυλίδι σε ρόλο μικροβιολογικού εργαστηρίου appeared first on SciNews.eu.
