Nosivi zdravstveni monitor koji su razvili istraživači sa Vašingtonskog državnog univerziteta može pouzdano da meri nivoe važnih biohemikalija u znoju tokom fizičke vežbe.
3D štampani monitor mogao bi jednog dana da obezbedi jednostavan i neinvazivan način za praćenje zdravstvenih stanja i dijagnostikovanje uobičajenih bolesti, poput dijabetesa, gihta, bolesti bubrega ili bolesti srca.
U studiji objavljenoj u časopisu ACS senzori, istraživači su bili u mogućnosti da precizno prate nivoe glukoze, laktata i mokraćne kiseline dobrovoljaca, kao i stopu njihovog znojenja tokom vežbanja.
„Dijabetes je veliki problem širom sveta“, rekao je Chuchu Chen, VSU Ph.D. student i prvi autor na radu. „Mislim da 3D štampa može da napravi razliku u oblastima zdravstvene zaštite, i želeo sam da vidim da li možemo da kombinujemo 3D štampanje sa metodama otkrivanja bolesti da bismo napravili ovakav uređaj.
Za svoj zdravstveni monitor sa dokazom koncepta, istraživači su koristili 3D štampanje kako bi napravili monitore zdravlja u jedinstvenom proizvodnom procesu u jednom koraku. Istraživači su koristili katalizator sa jednim atomom i enzimske reakcije kako bi poboljšali signal i izmerili niske nivoe biomarkera. Tri biosenzora na monitoru menjaju boju kako bi ukazali na specifične biohemijske nivoe.
Znoj sadrži mnoge važne metabolite koji mogu ukazivati na zdravstveno stanje, ali, za razliku od uzorkovanja krvi, nije invazivan. Nivoi mokraćne kiseline u znoju mogu ukazivati na rizik od razvoja gihta, bolesti bubrega ili bolesti srca. Nivo glukoze se koristi za praćenje dijabetesa, a nivoi laktata mogu ukazivati na intenzitet vežbanja.
„Brzina znojenja je takođe važan parametar i fiziološki indikator za zdravlje ljudi“, rekao je Kaiian Kiu, Berri docent na Fakultetu za mašinstvo i inženjerstvo materijala VSU.
Ali količina ovih hemikalija u znoju je mala i može biti teško izmeriti, primetili su istraživači. Dok su razvijeni drugi senzori za znojenje, oni su složeni i potrebna im je specijalizovana oprema i stručnost za proizvodnju. Senzori takođe moraju biti fleksibilni i rastezljivi.
„Novo je koristiti katalizatore sa jednim atomom kako bi se poboljšala osetljivost i tačnost zdravstvenog monitora“, rekla je Annie Du, profesorka istraživanja na Školi za mašinstvo i inženjerstvo materijala VSU. Kiu i Du su vodili studiju.
Monitor zdravlja koji su istraživači razvili napravljen je od veoma sićušnih kanala za merenje stope znojenja i koncentracije biomarkera. Kako se proizvode putem 3D štampanja, mikro-kanali ne zahtevaju nikakvu potpornu strukturu, što može da izazove probleme sa kontaminacijom dok se uklanjaju, rekao je Kju.
„Moramo da izmerimo male koncentracije biomarkera, tako da ne želimo da ovi prateći materijali budu prisutni ili da ih moramo ukloniti“, rekao je on. „Zato koristimo jedinstvenu metodu za štampanje samonosivih mikrofluidnih kanala.“
Kada su istraživači uporedili monitore na rukama dobrovoljaca sa laboratorijskim rezultatima, otkrili su da njihov monitor tačno i pouzdano meri koncentraciju hemikalija, kao i stopu znojenja.
Dok su istraživači u početku izabrali tri biomarkera za merenje, oni mogu dodati još, a biomarkeri se mogu prilagoditi. Monitori su takođe bili udobni za nošenje volontera.
Istraživači sada rade na daljem poboljšanju dizajna i validacije uređaja. Takođe se nadaju komercijalizaciji tehnologije. Kancelarija za komercijalizaciju VSU-a je takođe podnela privremenu prijavu za patent za zaštitu intelektualne svojine povezane sa ovom tehnologijom.
