Os sensores Wearable descodificam a composição dinâmica do suor

Um sensor wearable novo da pele desenvolvido na Universidade da California em Berkeley pode ser muito útil ajudar-nos a compreender como a composição quimica do corpo muda em um anfitrião das situações. Por exemplo, estes pequenos correcção de programa-como dispositivos podiam detectar a presença de edições como a fadiga ou a desidratação.

Os cientistas têm olhado às vezes o suor como espelhar os produtos químicos do corpo. Contudo, isto permanece ser provado. Os sensores actuais são projectados ser produzidos em massa na alta velocidade, permitindo grandes estudos de ser realizado no suor, que pode ajudar a definir o futuro deste campo.

No estudo actual, os sensores inovativos foram usados para olhar a taxa de produção do suor e de sua composição em termos dos sais e da glicose. O suor exercício-induzido e iontophore-induzido foi examinado nos voluntários. Iontophores é as substâncias que estimulam para suar a produção.

Os sensores wearable novos desenvolvidos por cientistas em Uc Berkeley podem fornecer medidas do tempo real da taxa do suor e os eletrólitos e os metabolitos no suor. Crédito de imagem: Bizen Maskey, universidade do nacional de Sunchon
Os sensores wearable novos desenvolvidos por cientistas em Uc Berkeley podem fornecer medidas do tempo real da taxa do suor e os eletrólitos e os metabolitos no suor. Crédito de imagem: Bizen Maskey, universidade do nacional de Sunchon

O pesquisador Ali Javey diz, “o objetivo do projecto não é apenas fazer os sensores mas o começo para fazer muitos estudos sujeitos e para considerar o que suar nos diz -- Eu digo sempre a “descodificação” composição suada.”

Os sensores foram posicionados em pontos estratégicos como a testa, o antebraço, underarm e a parte superior para trás, sobre os usuários que montaram então uma bicicleta do exercício. Suas medidas mostraram que a taxa de níveis do eletrólito do suor da produção do suor correlacionou com a prostração fluida exercício-induzida do eletrólito. Gasto como punhos ou faixas, este pôde oferecer uma forma facil prever a desidratação e o tempo real do desequilíbrio do eletrólito durante o exercício árduo. No futuro, os pesquisadores esperam incluir também um sensor de temperatura resistive para compensar o efeito da temperatura nos sensores eletroquímicos.

Em segundo lugar, o suor iontophore-induzido foi examinado. Este método mostrou diferenças significativas com o tipo de suor, se exercício-induzido ou diferenças iontophoretic, assim como do dia a dia.

Em terceiro lugar, os pesquisadores executaram uma comparação do sangue e de níveis de jejum da glicose do suor em participantes saudáveis e do diabético. Os métodos precedentes não podiam conseguir uma comparação instantânea devido aos atrasos inevitáveis em recolher bastante suados para a medida, assim como a necessidade de usar um nível calculado a média. Os sensores actuais permitiram medidas imediatas e sensíveis do sangue e da glicose do suor ao mesmo tempo. Isto mostrou que os únicos testes da glicose do suor não eram um indicador muito exacto da concentração da glicemia.

O estudo actual é notável para seu uso de um procedimento giratório da tela-impressão do rolo-à-rolo, em que os sensores são imprimidos sobre a um rolo plástico como tão muitas palavras em um rolo do papel de jornal. Este é um grande avanço sobre uns processos mais velhos da litografia e gravura a água-forte que exijam um número de etapas, em seu projecto automatizado da produção em massa construído para a impressão uniforme de alta velocidade da grande-carcaça. Isto permite a tempo real sensores in situ ser produzido por um processo da alto-produção. O benefício prático é a disponibilidade abundante dos sensores que são seguros, exactos e reprodutíveis para aplicações académicos e práticas.

O processo de manufactura foi dado certo em colaboração com o centro de pesquisa técnico de VTT de Finlandia. Diz o Jussi Hiltunen de VTT, do “o processamento Rolo-à-rolo permite a produção do volume alto de correcções de programa descartáveis a um baixo custo.”

A detecção do suor é uma maneira potencial mais fácil de avaliar os níveis de várias substâncias de corpo no ponto--cuidado e sem ter que desenhar o sangue ou a vara nas agulhas. Contem um anfitrião das biomoléculas, incluindo as moléculas menores de sal e de glicose, e as partículas maiores do peptide ou da proteína que vêm do interior do corpo. Assim poderia ser útil compreender a todo instante o estado químico do corpo.

Alguns estudos pequenos têm já aguçado à possibilidade de usar biomarkers suados das medidas com certeza para prever o estado de saúde. De facto, o teste do suor foi meios importantes do diagnóstico na fibrose cística, na neuropatia autonómica, e na desidratação. Contudo, os métodos convencionais do teste do suor exigem facilidades dedicadas, o treinamento perito, e a coleção especializada do suor. Isto impede a auto-monitoração do tempo real do suor em uma base rotineira, e limita o tamanho dos estudos.

Os sensores novos têm três camadas: uma camada impressa que contem o sensor, um espaçador adesivo frente e verso microfluidic, que contenha as câmaras de ar microfluidic espirais e um reservatório da coleção de uma capacidade de 2,5 µL, e uma folha flexível que cobre os componentes funcionais. A folha de tampa e a camada adesiva microfluidic ambos são projectadas conter os canais encapsulados para o suor. Uma vez que a camada adesiva microfluidic é laminada entre outras duas camadas, os canais microfluidic estão selados firmemente.

O suor passa através do reservatório da coleção no ponto de entrada onde os analytes são medidos continuamente por sensores eletroquímicos. Uma vez que se enche, um suor mais velho está eliminado no canal recentemente pela chegada suado, onde entra o contacto com os eléctrodos de prata immersive. Estes medem a taxa do suor continuamente no tempo real por medidas da impedância. Isto impede a evaporação e a contaminação do suor, evitar a necessidade para misturar e eliminar o risco de efeitos de transporte. O teste padrão mergulhado permite velocidades de impressão e a flexibilidade altas do projecto.  

Com métodos estáticos mais adiantados, o suor seria recolhido para um intervalo predefinido e medido então. Agora, contudo, diz o pesquisador Hnin Yin Yin Nyein, “usando estes dispositivos que wearable nós podemos agora continuamente recolher dados das partes diferentes do corpo, por exemplo para compreender como a perda de suor local pode calcular a perda fluida de todo o organismo.”

O autor principal Mallika Bariya diz, “é havido muita esperança que os testes não invasores do suor poderiam substituir medidas sangue-baseadas para diagnosticar e monitorar o diabetes, mas nós mostramos que não há uma correlação simples, universal entre o suor e uns níveis da glicemia.  Isto é importante para que a comunidade saiba, de modo que indo para a frente nós se centre sobre a investigação particularizada ou as correlações do multiparâmetro.”

Mais trabalho será necessário compreender a composição do suor com relação ao peso corporal, envelhece, faz dieta, e estado da hidratação, assim como mudanças ao longo do tempo. As técnicas da produção serão refinadas igualmente para evitar flutuações no desempenho devido ao método da gota-carcaça usado actualmente. Exactamente minando a riqueza de informação contida no suor, os pesquisadores esperam revelar o serviço público e as limitações verdadeiros de sensores do suor na medicina e na ciência.

O estudo foi publicado o 16 de agosto de 2019, nos avanços da ciência do jornal.

Journal reference:

Regional and correlative sweat analysis using high-throughput microfluidic sensing patches toward decoding sweat, Hnin Yin Yin Nyein, Mallika Bariya, Liisa Kivimäki4, Sanna Uusitalo, Tiffany Sun Liaw, Elina Jansson, Christine Heera Ahn1, John A. Hangasky, Jiangqi Zhao, Yuanjing Lin, Tuomas Happonen, Minghan Chao1, Christina Liedert, Yingbo Zhao1,3, Li-Chia Tai, Jussi Hiltunen4 and Ali Javey, Science Advances  16 Aug 2019: Vol. 5, no. 8, DOI: 10.1126/sciadv.aaw9906, https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw9906

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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