Создан анализатор пота для тех, кто мало потеет
Пот весьма удобен для мониторинга состояния организма: его легко получить и он содержит множество биомаркеров. Но далеко не все — особенно тяжелобольные пациенты — потеют в достаточной для анализа мере. Похоже, эта проблема в прошлом.
В Университете штата Пенсильвания разработали портативный сенсор, который в непрерывном режиме измеряет концентрацию лактата в поте в условиях даже слабого потоотделения. Лактат — ценный биомаркер, участвующий в расщеплении сахаров, может указывать на кислородное голодание.
Разработка описана в журнале Small. Датчик крепится на коже наподобие пластыря и собирает до 10 раз больше пота при нагрузках низкой интенсивности, таких как ходьба, лежание или даже ответы на электронные письма, по сравнению с другими носимыми датчиками пота.
«Пот представляет собой источник биомаркеров, которые мы можем отслеживать с помощью неинвазивных систем почти в реальном времени, чтобы оценивать состояние организма во время физических упражнений или контролировать различные заболевания. Проблема заключается в том, как собрать пот, когда человек почти не потеет, и мы решили ее, создав платформу с гранулированными гидрогелями», — рассказала химик-аналитик Фарназ Лорестани, соавтор исследования.
По ее словам, при низкой интенсивности нагрузок большинство людей выделяют от 10 до 100 нанолитров пота в минуту на квадратный сантиметр кожи — меньше слезинки. Традиционные устройства для мониторинга используют гидрогель — матрицу полимеров в сочетании с водой для поглощения и фильтрации образцов — для забора образца и его обработки с помощью сенсора на основе лазерно-индуцированного графена (LIG). Он обладает высокой чувствительностью и может быть оснащен детекторами для точного определения биомолекул — но не работает с микроскопическими количествами жидкости.
Решением стали два ключевых изменения. Во-первых, вместо традиционного гидрогеля использовали гранулированный гидрогелевый каркас из взаимосвязанных микроскопических гидрогелевых частиц, Во-вторых, каркас этот расположили так, чтобы он подавал пот в микрофлюидную камеру, образованную в LIG благодаря его спиральной структуре.
«Мы предположили, что пористая среда в гранулированном гидрогелевом каркасе увеличивает поглотительную способность по сравнению с ранее использовавшимися гидрогелевыми материалами», — поделилась Лорестани.
Крошечные пустоты между гранулированными сферами создают капиллярный эффект, подобный тому, что заставляет воду подниматься от корней растения к его стеблю, объяснила она.
Для испытаний из экономичных материалов был изготовлен комфортный, с почти «естественным для кожи» ощущением прототип. Его протестировали на добровольцах в различных условиях — от сидячей офисной работы до повседневных дел и езды на велотренажере. Во всех сценариях устройство поглощало достаточное количество пота для точного определения наличия лактата в течение двух часов.
Вместо лактата «экономичная, чувствительная и универсальная гибкая платформа для раннего обнаружения биомаркеров в условиях минимального или нерегулярного потоотделения» может быть легко перенастроена на другой биомаркер, добавила Лорестани.