Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Микрофлюидный «микрочип-пластырь» проследит за физиологией спортсменов

Международная группа ученых разработала мягкую накожную систему для сбора и анализа пота. Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Микрофлюидный «микрочип-пластырь» проследит за физиологией спортсменов

Пот представляет собой важную биологическую жидкость, которая может дать существенную информацию о физиологических процессах в организме. В отличие от крови пот можно собирать неинвазивно, что делает его привлекательным биоматериалом для анализов. Тем не менее, существующие методы подразумевают сбор пота абсорбирующим материалом с последующим изучением с помощью электрохимических, хроматографических и масс-спектрометрических методов в специально подготовленных лабораториях, из-за чего подобные анализы проводятся редко.

Сотрудники Иллинойского университета в Урбане-Шампейне с коллегами из других научных центров США, Южной Кореи, Франции и Китая разработали гибкую носимую аналитическую систему для пота в виде накожной аппликации. Устройство диаметром три сантиметра и толщиной около 700 микрометров состоит из нескольких слоев.

Микрофлюидный «микрочип-пластырь» проследит за физиологией спортсменов

С кожей соприкасается биосовместимый акриловый липкий слой с высокой степенью адгезии (около пяти ньютонов, что примерно в пять раз превышает характеристики медицинского пластыря), который обеспечивает плотное прилегание даже к покрытой густыми пушковыми волосами и сильно вспотевшей коже. В нем есть пять отверстий диаметром три миллиметра для раздельного сбора пота.



Микрофлюидный «микрочип-пластырь» проследит за физиологией спортсменов
Устройство, внешний вид и механические свойства системы

Собранный пот поступает в микрофлюидное устройство из полидиметилсилоксана, состоящее из пяти раздельных емкостей, соединенных микроканалами с собственными собирающими отверстиями. Ближе к центру расположены четыре круглых четырехмиллиметровых резервуара для анализа кислотности, ионов хлора, лактата и глюкозы (эти показатели были выбраны, поскольку дают общую картину состояния организма). Резервуары окружены серпантинным каналом для оценки объема и скорости потоотделения. Излишки пота выводятся по микроканалам, открывающимся сбоку устройства.

В наружный слой вмонтирована кольцевая медная антенна с чипом для ближней бесконтактной связи, передающая информацию на считывающие устройства, например, на смартфон.



Микрофлюидный «микрочип-пластырь» проследит за физиологией спортсменов
Ближний бесконтактный интерфейс и интерпретация показателей

Все качественные и количественные анализы в микрофлюидном устройстве выполняются путем ферментативных или хромогенных химических реакций на целлюлозной матрице и оцениваются колориметрически (по изменению окраски реагента и ее интенсивности). Для калибровки автоматического определения считываемых параметров на внешнюю сторону системы нанесены один белый и четыре черных референсных маркера. Чувствительность устройства составляет 0,5 единиц для рН и 0,2, 0,3 и 0,1 миллимоль на литр для хлорида, лактата и глюкозы соответственно.

Механические характеристики устройства, такие как растяжимость и гибкость, соответствуют параметрам кожи, что обеспечивает его плотное прилегание и отсутствие дискомфорта при ношении.


Устройство может вмещать до 50 микролитров пота, что обеспечивает его работу в течение от одного до шести часов в зависимости от участка кожи и уровня потоотделения (у человека он находится в диапазоне от 12 до 120 микролитров в час на квадратный сантиметр кожи). Образцы пота из резервуаров можно использовать для последующего лабораторного анализа.

В ходе экспериментов прибор успешно определил биохимические показатели, скорость и объем потоотделения на симуляторе с заданными параметрами, а также у людей при занятии на велотренажере в помещении с искусственным климатом и при поездке на велосипеде на открытом воздухе.


Как пишут исследователи, разработанную систему можно использовать для регистрации физиологических данных при различных заболеваниях и занятиях спортом, чтобы своевременно проводить коррекцию их отклонений. Они также отмечают, что при необходимости ее можно модифицировать для регистрации других биохимических показателей, используя соответствующие реагенты.

В силу удобства применения накожные устройства все чаще вызывают интерес разработчиков. К настоящему времени созданы аппликации для выслушивания внутренних органов и голосового управления различными устройствами, контроля уровня сахара при диабете, измерения скорости кровотока, регистрации движений и ультрафиолетового облучения кожи.

Автор: Олег Лищук

Ссылка на источник

Tags: биотехнология, диагностика, изобретения, инструменты и методы, исследования, спорт, физиология
Subscribe

Posts from This Journal “биотехнология” Tag

Buy for 30 tokens
Да, я вляпался в новую стройку, но сперва мы демонтировали всё, что вы видите на этой фотографии. Нужно конечно понимать, что когда мы это строили, знали что уже совсем скоро все это снесем. Если кто забыл, то это проект большого черного дома. Дом мы закончили несколько лет назад, но…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments