Tin tức Vũ trụ TV

Cảm biến mồ hôi đeo được phát hiện các hợp chất gây bệnh gút

Ngày:
Th11 27, 2019
Tóm lược:

Các nhà khoa học đã phát triển một cách dễ dàng hơn để sản xuất hàng loạt cảm biến mồ hôi có độ nhạy cao, có thể phát hiện nhiều loại hợp chất nồng độ thấp liên quan đến tình trạng sức khỏe.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Có rất nhiều điều không thích khi đi bác sĩ: Trả một lượng tiền khoán như nhau, ngồi trong phòng chờ, các tạp chí lỗi thời, người bệnh ho mà không che miệng…. Tuy nhiên đối với nhiều người, điều tồi tệ nhất trong “chuyến thăm” của bác sĩ là xét nghiệm máu bằng kim tiêm. Xét nghiệm máu là một cách thử và đánh giá đúng những gì đang diễn ra với cơ thể bạn nhưng sự khó chịu là không thể tránh khỏi.

Trong một bài báo mới được xuất bản trên tạp chí Công nghệ sinh học tự nhiên, các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Wei Gao, trợ lý giáo sư kỹ thuật y tế, đã mô tả một cảm biến đeo được sản xuất hàng loạt có thể theo dõi mức độ các chất chuyển hóa và chất dinh dưỡng trong máu của một người bằng cách phân tích mồ hôi của họ. Các cảm biến mồ hôi được phát triển trước đây chủ yếu nhắm vào các hợp chất xuất hiện ở nồng độ cao, chẳng hạn như chất điện giải, glucose và lactate. Các nhà nghiên cứu cho biết cảm biến mồ hôi của Gao nhạy hơn các thiết bị hiện tại và có thể phát hiện các hợp chất mồ hôi có nồng độ thấp hơn nhiều, ngoài ra còn dễ sản xuất hơn.

Sự phát triển của các cảm biến như vậy sẽ cho phép các bác sĩ theo dõi liên tục tình trạng của bệnh nhân mắc các bệnh như bệnh tim mạch, tiểu đường hoặc bệnh thận, tất cả đều dẫn đến mức độ bất thường của các chất dinh dưỡng hoặc các chất chuyển hóa trong máu. Bệnh nhân sẽ được hưởng lợi từ việc bác sĩ của họ thông báo rõ hơn về tình trạng của họ, đồng thời tránh các cuộc gặp gỡ xâm lấn và đau đớn với kim tiêm dưới da.

Các cảm biến mồ hôi có thể đeo như vậy có khả năng nắm bắt nhanh chóng, liên tục và không xâm lấn những thay đổi về sức khỏe ở cấp độ phân tử. Họ có thể cho phép theo dõi cá nhân, chẩn đoán sớm và can thiệp kịp thời.

Công việc của Gao tập trung vào phát triển các thiết bị dựa trên vi lỏng, tên gọi của các công nghệ điều khiển một lượng nhỏ chất lỏng, thường thông qua các kênh có chiều rộng dưới một phần tư milimet. Microfluidics là lý tưởng cho một ứng dụng loại này vì chúng giảm thiểu ảnh hưởng của sự bốc hơi mồ hôi và ô nhiễm da đến độ chính xác của cảm biến. Khi mồ hôi được cung cấp mới chảy qua các vi mạch, thiết bị có thể thực hiện các phép đo chính xác hơn về mồ hôi và có thể ghi lại sự thay đổi theo thời gian về nồng độ.

Cho đến nay, Gao và các đồng nghiệp của ông cho biết các cảm biến đeo được dựa trên microfluidic chủ yếu được chế tạo bằng quy trình bay hơi in thạch bản, đòi hỏi các quy trình chế tạo phức tạp và tốn kém. Thay vào đó, nhóm của ông đã chọn chế tạo bộ cảm biến sinh học từ graphene, một dạng carbon giống như tấm. Cả các cảm biến dựa trên graphene và các kênh vi lỏng nhỏ được tạo ra bằng cách khắc các tấm nhựa bằng laser carbon dioxide, một thiết bị hiện đang phổ biến đến mức nó có sẵn cho những người có sở thích gia đình.

Nhóm nghiên cứu đã chọn để có cảm biến đo nhịp hô hấp, nhịp tim và nồng độ axit uric và tyrosine. Tyrosine đã được chọn vì nó có thể là một chỉ số về rối loạn chuyển hóa, bệnh gan, rối loạn ăn uống và các bệnh lý thần kinh. Axit uric được chọn vì ở mức độ cao, nó có liên quan đến bệnh gút, một tình trạng đau khớp đang gia tăng trên toàn cầu. Bệnh gút xảy ra khi nồng độ axit uric cao trong cơ thể bắt đầu kết tinh ở khớp, đặc biệt là ở bàn chân gây kích ứng và viêm.

Wei Gao, bên phải, theo dõi dữ liệu từ các cảm biến mồ hôi linh hoạt được đeo bởi một tình nguyện viên.
Tín dụng: Caltech
Wei Gao, bên phải, theo dõi dữ liệu từ các cảm biến mồ hôi linh hoạt được đeo bởi một tình nguyện viên. Tín dụng: Caltech

Để xem các cảm biến hoạt động tốt như thế nào, các nhà nghiên cứu đã thực hiện một loạt các thử nghiệm với các cá nhân và bệnh nhân khỏe mạnh. Để kiểm tra mức độ tyrosine mồ hôi bị ảnh hưởng bởi thể lực của một người, họ đã sử dụng hai nhóm người: vận động viên được đào tạo và cá nhân có thể lực trung bình. Đúng như dự đoán, các cảm biến cho thấy mức độ tyrosine thấp hơn trong mồ hôi của các vận động viên. Để kiểm tra nồng độ axit uric, họ đã lấy một nhóm người khỏe mạnh và theo dõi mồ hôi của họ trong khi họ nhịn ăn cũng như sau khi họ ăn một bữa ăn giàu purin, các hợp chất trong thực phẩm được chuyển hóa thành axit uric. Các cảm biến cho thấy mức axit uric tăng sau bữa ăn. Nhóm của Gao cũng thực hiện một thử nghiệm tương tự với bệnh nhân gút. Mức độ axit uric của họ qua cảm biến cho thấy cao hơn nhiều so với những người khỏe mạnh.

Để kiểm tra độ chính xác của các cảm biến, các nhà nghiên cứu cũng đã lấy mẫu máu từ bệnh nhân gút và các đối tượng khỏe mạnh. Các phép đo nồng độ axit uric của cảm biến tương quan mạnh với nồng độ của hợp chất trong máu.

Gao nói rằng độ nhạy cao của các cảm biến cùng với việc dễ dàng chế tạo chúng, có nghĩa là cuối cùng chúng có thể được sử dụng bởi các bệnh nhân ở nhà để theo dõi các tình trạng như bệnh gút, tiểu đường và các bệnh tim mạch. Có thông tin thời gian thực chính xác về sức khỏe của họ thậm chí có thể cho phép bệnh nhân tự điều chỉnh mức thuốc và chế độ ăn uống theo yêu cầu.

Xem xét rằng các chất dinh dưỡng và chất chuyển hóa tuần hoàn bất thường có liên quan đến một số tình trạng sức khỏe, thông tin thu thập được từ các cảm biến đeo được như vậy sẽ là vô giá đối với cả nghiên cứu và điều trị y tế.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ California . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Yiran Yang, Yu Song, Xiangjie Bo, Jihong Min, On Shun Pak, Lailai Zhu, Minqiang Wang, Jiaobing Tu, Adam Kogan, Haixia Zhang, Tzung K. Hsiai, Zhaoping Li, Wei Gao. Một cảm biến đeo được khắc laser để phát hiện nhạy cảm axit uric và tyrosine trong mồ hôi . Công nghệ sinh học tự nhiên , 2019; DOI: 10.1038 / s41587-019-0321-x

Bài viết liên quan

Bài viết mới