Σύνοψη
- Ερευνητές του ινστιτούτου Caltech δημιούργησαν ένα ασύρματο, φορετό επίθεμα που μετράει τα επίπεδα χοληστερόλης, γλυκόζης και C-αντιδρώσας πρωτεΐνης (CRP) αποκλειστικά μέσω του ιδρώτα.
- Η συσκευή χρησιμοποιεί τη μέθοδο της ιοντοφόρησης, εφαρμόζοντας ένα ελάχιστο ηλεκτρικό ρεύμα στο δέρμα για την παραγωγή ιδρώτα χωρίς να απαιτείται σωματική άσκηση από τον χρήστη.
- Ενσωματώνοντας ένα προηγμένο μικρορευστονικό σύστημα και ειδικά βιομόρια (απταμερή), ο αισθητήρας ανιχνεύει εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις ουσιών και μεταδίδει τα δεδομένα απευθείας σε smartphone.
- Η συγκεκριμένη τεχνολογία καταργεί την ανάγκη για παραδοσιακές αιμοληψίες, προσφέροντας δυνατότητα συνεχούς και ανώδυνης παρακολούθησης της καρδιαγγειακής υγείας.
Η παρακολούθηση της καρδιαγγειακής υγείας μέσω της μέτρησης της χοληστερόλης και άλλων κρίσιμων βιοδεικτών περνάει πλέον από το μικροσκοπικό περιβάλλον των εργαστηρίων στην επιφάνεια του δέρματος, χάρη στην ανάπτυξη ενός νέου, πλήρως μη επεμβατικού φορετού αισθητήρα από τους ερευνητές του ινστιτούτου τεχνολογίας Caltech.
Το επίθεμα ανιχνεύει σε πραγματικό χρόνο τα επίπεδα χοληστερόλης, γλυκόζης και της C-αντιδρώσας πρωτεΐνης (CRP) αναλύοντας ελάχιστες ποσότητες ιδρώτα, καταργώντας πλήρως την ανάγκη για παραδοσιακές και συχνά επώδυνες αιμοληψίες. Η συσκευή μεταδίδει τα συλλεχθέντα δεδομένα ασύρματα σε εφαρμογή για smartphones, προσφέροντας έναν συνεχή και αξιόπιστο έλεγχο της μεταβολικής κατάστασης του ασθενούς χωρίς την παραμικρή διακοπή της καθημερινής του ρουτίνας.
Η επιστήμη πίσω από την ανάλυση του ιδρώτα
Η επιστημονική ομάδα υπό την καθοδήγηση του Wei Gao στο Caltech κατάφερε να ξεπεράσει ένα από τα μεγαλύτερα τεχνικά εμπόδια στον τομέα των φορετών βιοαισθητήρων, το οποίο αφορούσε την ανίχνευση βιοδεικτών που υπάρχουν σε ελάχιστες συγκεντρώσεις εκτός της κυκλοφορίας του αίματος. Ο ιδρώτας περιέχει πράγματι χοληστερόλη και CRP, ωστόσο τα επίπεδα αυτά είναι τόσο χαμηλά που οι συμβατικοί αισθητήρες αδυνατούσαν μέχρι σήμερα να τα καταγράψουν με την απαιτούμενη ιατρική ακρίβεια. Η λύση που εφαρμόστηκε βασίζεται στη χρήση συνθετικών μορίων DNA και RNA, τα οποία ονομάζονται απταμερή και έχουν τη μοναδική ιδιότητα να προσδένονται με απόλυτη εξειδίκευση σε συγκεκριμένα μόρια-στόχους μέσα στο υγρό.
Όταν η χοληστερόλη ή η πρωτεΐνη CRP του ιδρώτα προσδεθεί στο αντίστοιχο απταμερές του αισθητήρα, προκαλείται μια εξαιρετικά μικρή αλλά μετρήσιμη αλλαγή στην ηλεκτρική αγωγιμότητα του συστήματος, η οποία μεταφράζεται άμεσα σε ψηφιακό δεδομένο συγκέντρωσης του βιοδείκτη. Αυτή η ηλεκτροχημική προσέγγιση επιτρέπει στη συσκευή να καταγράφει τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις των μεταβολικών στοιχείων με ευαισθησία που συγκρίνεται άμεσα με εκείνη των σύγχρονων νοσοκομειακών εργαστηρίων, προσφέροντας ταυτόχρονα το πλεονέκτημα της συνεχούς καταγραφής έναντι της αποσπασματικής εικόνας που προσφέρει μια μεμονωμένη εξέταση αίματος.
Η τεχνολογία των μικρορευστονικών και η παραγωγή ιδρώτα κατ' επίκληση
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά τεχνικά χαρακτηριστικά της νέας συσκευής αποτελεί η ικανότητά της να λειτουργεί απρόσκοπτα ανεξάρτητα από το επίπεδο φυσικής δραστηριότητας του χρήστη, εξαλείφοντας την προϋπόθεση της σωματικής άσκησης για την παραγωγή του απαραίτητου δείγματος. Ο αισθητήρας ενσωματώνει μια τεχνική γνωστή ως ιοντοφόρηση, μέσω της οποίας διοχετεύεται ένα ανεπαίσθητο, απολύτως ασφαλές ηλεκτρικό ρεύμα στην επιδερμίδα. Αυτό το μικροσκοπικό ηλεκτρικό φορτίο διεγείρει τους τοπικούς ιδρωτοποιούς αδένες ώστε να εκκρίνουν επαρκή ποσότητα υγρού για την πραγματοποίηση της χημικής ανάλυσης, ακριβώς τη στιγμή που το απαιτεί το σύστημα ελέγχου.
Μόλις παραχθεί ο ιδρώτας, ένα εξαιρετικά περίπλοκο δίκτυο μικρορευστονικών καναλιών, τα οποία έχουν πλάτος μικρότερο από αυτό μιας ανθρώπινης τρίχας, αναλαμβάνει τη συλλογή και τη δρομολόγηση του υγρού προς τα επιμέρους σημεία ανίχνευσης. Αυτή η αρχιτεκτονική διασφαλίζει ότι το δείγμα αναλύεται άμεσα πριν προλάβει να εξατμιστεί ή να αλλοιωθεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες, διατηρώντας την ακεραιότητα των βιοδεικτών σε ιδανικά επίπεδα καθ' όλη τη διάρκεια της μέτρησης. Η ταχύτητα επεξεργασίας και η αυτοματοποίηση ολόκληρης της διαδικασίας καθιστούν τη συγκεκριμένη υλοποίηση μια κορυφαία προσέγγιση στον τομέα της προσωποποιημένης ιατρικής τεχνολογίας.
