Ljudski znoj je bogat izvor zdravstvenih informacija, koji nudi uvid u nivo hidratacije osobe, ravnotežu elektrolita i ukupno fiziološko stanje. Na primer, nivo laktata u znoju je koristan biomarker intenziteta vežbanja. Njegovo merenje može pomoći u proceni količine mlečne kiseline u krvi i, zauzvrat, predvideti zamor mišića.
Danas, nosivi senzori omogućavaju kontinuirano praćenje biomarkera kao što je laktat znoja. Koristeći najnoviju mikrofluidičnu tehnologiju, naučnici su razvili uređaje koji prenose male količine znoja do sićušnih hemijskih senzora, koji mogu da prenesu njihova merenja u realnom vremenu bežično.
Međutim, jedan uobičajeni problem u takvim uređajima je taj što njihovi mikrofluidni kanali imaju tendenciju da zarobe vazdušne mehuriće prisutne u znoju. Ako ovi mehurići prekriju elektrode senzora, merenja se prekidaju, ometajući kontinuirano praćenje ciljnog biomarkera.
Da bi se pozabavio ovim problemom, istraživački tim, predvođen vanrednim profesorom Isaoom Šitandom sa Tokijskog univerziteta nauke (TUS) u Japanu, smislio je novi mikrofluidni senzor laktata znoja na čija merenja ne utiču mehurići vazduha. Njihovu studiju, objavljenu u ACS Sensors, koautori su dr Masahiro Motosuke, dr Tacunori Suzuki, dr Šinja Janagita i dr Takahiro Mukaimoto sa TUS-a.
Predloženi uređaj za nošenje se sastoji od relativno jednostavne slojevite strukture – konvencionalnog senzora laktat oksidaze pričvršćenog dvostranom trakom na mikrofluidni sistem napravljen od silikonskog polimera. Kada osoba koja nosi uređaj počne da se znoji, znoj ulazi u mikrofluidne kanale kroz četiri ulaza i teče prema rezervoaru u blizini kojeg se nalaze elektrode. Stari znoj izlazi iz sistema kroz izlaz kako novi znoj ulazi, a mali bežični predajnik izveštava o izmerenim nivoima laktata.
Ključna inovacija u predloženom dizajnu bila je upotreba većeg rezervoara za znoj od uobičajenog. „Povećanjem dužine rezervoara u mikrofluidnom kanalu, stvoren je prostor od približno četiri mikrolitra za hvatanje svih mehurića vazduha koji se infiltriraju u uređaj, čime se sprečava da kontaktiraju elektrode senzora“, objašnjava dr Šitanda.
Istraživači su testirali svoj senzor u nizu laboratorijskih eksperimenata. Oni su potvrdili da je oblast za hvatanje mehurića funkcionisala kako je predviđeno ubrizgavanjem mehurića u uređaj dok su merili nivoe laktata u veštačkom znoju. Pored toga, na merenja nije uticala brzina protoka znoja, a odziv senzora je ostao stabilan otprilike dva sata.
Na kraju, istraživači su testirali uređaj na muškom volonteru koji je skoro sat vremena vežbao na stacionarnom biciklu. Senzor je pokazao korelaciju koncentracije laktata u rasponu od 1 do 50 mM, kao i korelaciju između nivoa znoja i laktata u krvi.
Sve u svemu, rezultati ove studije nagoveštavaju potencijal nosivih mikrofluidnih senzora za praćenje biomarkera znoja tokom vežbanja. „Pošto je mikrofluidni sistem predloženog laktatnog senzora napravljen od mekog, fleksibilnog i neiritirajućeg materijala, mogao bi se koristiti za kontinuirano praćenje nivoa laktata u znoju, posebno u sportu i medicini“, primećuje dr Šitanda.
„Nosivi laktatni senzori mogu postati korisni alati za upravljanje stanjem u sportovima kao što su fudbal i košarka, omogućavajući menadžerima timova da znaju kada je najbolje zameniti igrača.“
Samo će vreme pokazati kako će upravljanje obukom i praćenje zdravstvene zaštite izgledati u budućnosti, jer nosivi senzori postaju sposobniji i pouzdaniji.
