Nowy elastyczny plaster na skórę może pomóc Ci śledzić stan zdrowia poprzez pot

Już kropla potu może wiele powiedzieć o ciele człowieka. Teraz zrozumienie niektórych kluczowych elementów biochemii może być tak proste, jak przyklejenie plastra i przesunięcie go w pobliżu smartfona. 

W artykule opublikowanym w tym tygodniu w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences zespół badaczy ogłosił opracowanie cienkich, elastycznych plastrów, które mogą zbierać i analizować niewielkie ilości potu w czasie rzeczywistym.  

„Miękkie mikroprzepływowe systemy, które wychwytują, przechowują i wykonują analizę biomarkerów mikrolitrowych objętości potu, in situ, gdy wydostaje się on z powierzchni skóry, stanowią nową klasę technologii noszonych na ciele, o potężnych możliwościach, które uzupełniają możliwości tradycyjnych urządzeń do pomiaru biofizycznego” – piszą autorzy artykułu. 

Ta łatka wykorzystuje chemię zmieniającą kolor, aby zmierzyć poziom glukozy, mleczanu, chloru, kortyzolu i innych substancji u osoby noszącej. Mogą one pomóc ocenić różne składniki zdrowia danej osoby, takie jak poziom nawodnienia i stres.  

„Próbujemy opracować zestaw technologii, które można przedstawić w formie naklejki” — mówi VeryWell współautor John Rogers, doktor, profesor inżynierii biomedycznej, nauki o materiałach i chirurgii neurologicznej na Northwestern University. „To dla nas szczyt możliwości pod względem zakresu funkcjonalności urządzenia tego typu”.

Jak działa łatka

Badanie krwi jest najczęstszą metodą uzyskiwania informacji o niektórych kluczowych substancjach biochemicznych, takich jak sód, potas, chlorek i mocznik. Proces ten jest jednak inwazyjny, ponieważ wymaga nakłucia skóry lub przebicia jej strzykawką. To sprawia, że ​​jest mniej atrakcyjny jako rutynowy proces. 

Z drugiej strony pot można zbierać z powierzchni skóry bez żadnych inwazyjnych działań. Zawiera on szereg substancji biochemicznych, które są przydatne do zrozumienia i kształtowania wyników zdrowotnych.

Historycznie rzecz biorąc, zbieranie potu było szczególnie trudne. Czasami wymagało zeskrobania go ze skóry narzędziem podobnym do ściągaczki. Podczas ocierania się o skórę materiały takie jak komórki skóry, brud i olej mogły nieumyślnie zanieczyścić próbkę. 

To nowe urządzenie wykorzystuje technologię mikroprzepływową, aby kierować niewielkie ilości potu przez maleńkie kanały, zawory i zbiorniki w plastrze. Kiedy pot jest uwalniany z porów w skórze, przemieszcza się przez te ścieżki i wchodzi w interakcję z testami — komponentami do pomiaru składu substancji chemicznych w pocie. Ten nieruchomy plaster nie tylko zapewnia, że ​​próbka potu jest nieskazitelna, ale także umożliwia jej analizę w czasie rzeczywistym. 

„Te platformy mikroprzepływowe zmieniły protokoły, których można używać do badania potu” – mówi Rogers, który jest również dyrektorem założycielem Centrum Elektroniki Biozintegrowanej. 

Plastry są stosunkowo niepozorne dla noszącego. Jednym z powodów ich małych rozmiarów i elastycznej struktury jest to, że plaster nie zawiera dużej baterii. Zamiast tego jest zasilany przez interakcje ze smartfonami.

Wykorzystując technologię komunikacji bliskiego zasięgu, która umożliwia funkcje takie jak płatności bezprzewodowe, łatka i smartfon mogą skutecznie wymieniać moc i informacje. Łatka otrzymuje moc bezprzewodowo za pomocą fal radiowych z telefonu, a informacje o pocie — takie jak ilość potu i jego skład chemiczny — są przekazywane z powrotem do telefonu. 

Urządzenie musi znajdować się w bliskiej odległości od smartfona, aby mogło działać, co oznacza, że ​​użytkownik musi przesunąć telefon blisko łatki, aby mogła ona otrzymać zasilanie. Jednak, jak mówi Rogers, naukowcy mogliby opracować urządzenie z większą anteną, które można by zainstalować na czymś takim jak rower treningowy, aby uzyskać bardziej ciągły odczyt. 

Co może nam powiedzieć pot

Nieinwazyjna natura zbierania potu może być bardzo przydatna, zwłaszcza dla osób, które polegają na rutynowych badaniach krwi w celu oceny swojego stanu zdrowia. 

„Wadą jest to, że nikt tak naprawdę nie wie zbyt wiele o pocie” — mówi Rogers. „Ma on te składniki chemiczne — to jest znane. Ale to, jak wypada w porównaniu z krwią, jest ciekawym pytaniem badawczym, a my jesteśmy w samym środku tego”.

Jego grupa badawcza współpracuje z zespołem kardiologów w Lurie Children’s Hospital w Chicago, aby lepiej zrozumieć, jak biomarkery w pocie mają się do tych we krwi. Na przykład zarówno pot, jak i krew zawierają glukozę. Naukowcy zmierzą poziomy w obu próbkach i ocenią, czy i w jaki sposób są one skorelowane, aby czujniki potu były dokładniejsze i bardziej użyteczne. 

Pomiary uwalniania kortyzolu, a także glukozy i witaminy C w organizmie przez pot mogą również dostarczyć informacji na temat zdrowia psychicznego i stresu fizycznego osoby noszącej. Kortyzol jest uwalniany w odpowiedzi na stresory fizyczne i psychiczne i może wywołać zużycie glukozy, gdy organizm przechodzi w reakcję walki lub ucieczki. Ponadto zwiększone poziomy kortyzolu są powiązane z takimi schorzeniami jak otyłość, cukrzyca, nadciśnienie i depresja. 

Autorzy mają nadzieję, że śledzenie tych substancji biochemicznych w pocie pozwoli lepiej zrozumieć interakcje między kortyzolem, glukozą i witaminą C.

Jak będą wykorzystywane urządzenia wykrywające pot

Obecne modele smartwatchów — takie jak Apple Watch i Fitbit — zawierają narzędzia do pomiaru tętna, ruchu i poziomu tlenu we krwi. Aby wyjść poza te pomiary fizyczne, dodanie czujnika potu pozwoliłoby użytkownikom śledzić również właściwości biochemiczne i ich wpływ na zdrowie użytkownika. 

„Mam przeczucie, że ostatecznie ci wielcy gracze na rynku zajmą się wykrywaniem potu, ponieważ nie jest to inwazyjne” — mówi Health Life Guide Tolga Kaya, dr, dyrektor programów inżynieryjnych na Sacred Heart University w Connecticut. „Kiedy wdrożą to w swoich zegarkach, to stanie się to jeszcze bardziej popularne”.

Na podstawie badań Rogersa i jego zespołu, Gatorade opracowało GX Sweat Patch . Produkt jest uproszczoną wersją tego opisanego w badaniu i testuje tylko czynniki istotne dla sportowców, takie jak nawodnienie i poziom elektrolitów. 

Produkt został ogłoszony w reklamie w przerwie meczu NBA All-Star w lutym i będzie dostępny w sklepach sportowych w przyszłym roku. Łatka przeszła również do wirtualnej rzeczywistości jako produkt w najnowszej wersji gry wideo NBA 2K. 

Technologia ta jest wykorzystywana w wielu dziedzinach sportu i dietetyki, m.in. do pomiaru utraty potu i poziomu elektrolitów. 

 „Można stwierdzić, czy ktoś jest nawodniony, czy odwodniony w czasie rzeczywistym, co jest bardzo pomocne, ponieważ gdy zauważysz, że jesteś spragniony lub odwodniony, jest już za późno, aby to przywrócić” — mówi Tolga, który nie jest związany z gazetą Northwestern. „Bardzo szybko tracisz sprawność umysłową, sprawność fizyczną”. 

Rogers i Tolga twierdzą, że urządzenia te mogą być również przydatne dla wojska. Aby lepiej dbać o zdrowie żołnierzy, takie plastry mogłyby oceniać ich nawodnienie i poziom kortyzolu, aby zapewnić maksymalną sprawność fizyczną i psychiczną.  

W miarę jak naukowcy dowiadują się, jak konstruować urządzenia, które współistnieją z systemami żywymi, pojawia się przestrzeń na niesamowite możliwości. Od wszczepialnych urządzeń do mózgu po łatki do śledzenia zdrowia noworodków, Rogers mówi, że istnieje wiele sposobów, w jakie nowe narzędzia mogą pomóc nam lepiej zrozumieć naszą podstawową biologię. 

„To naprawdę bogata, szeroka przestrzeń do prowadzenia badań naukowych zorientowanych na odkrycia” — mówi Rogers. „To w pewnym sensie nauka z konsekwencjami. Jeśli rozwiniesz zrozumienie, możesz być w stanie stworzyć podstawy technologii, które mogłyby przekształcić sposób, w jaki prowadzimy opiekę zdrowotną, z bezpośrednimi korzyściami i lepszymi wynikami dla pacjentów, obniżonymi kosztami i możliwością wdrożenia w zubożałych obszarach planety”.