Εσείς γυμνάζεστε και μια… φορετή συσκευή κάνει διάγνωση νόσων στον ιδρώτα σας

Μήπως πάσχετε από διαβήτη, καρδιοπάθεια, νεφροπάθεια ή ουρική αρθρίτιδα και δεν το γνωρίζετε; Ενα φορετό μόνιτορ μπορεί να το διαγνώσει στον ιδρώτα σας ενώ γυμνάζεστε, μετρώντας τα επίπεδα σημαντικών βιοδεικτών. Το νέο μόνιτορ που… φοριέται στο μπράτσο αποτελεί προϊόν τρισδιάστατης εκτύπωσης και αναμένεται στο μέλλον να προσφέρει έναν απλό, μη επεμβατικό τρόπο διάγνωσης κοινών νόσων. Αυτό αναφέρουν οι δημιουργοί του από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον (WSU)  με δημοσίευσή τους στο επιστημονικό περιοδικό «ACS Sensors».

Μέτρηση γλυκόζης, γαλακτικού και ουρικού οξέος

Συγκεκριμένα οι ερευνητές κατάφεραν, όπως σημειώνουν στη δημοσίευσή τους, να καταγράψουν με ακρίβεια τα επίπεδα γλυκόζης, γαλακτικού οξέος και ουρικού οξέος καθώς και την ποσότητα του ιδρώτα που εκκρίνεται κατά τη σωματική άσκηση.

Με «όπλο» έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή

«Ο διαβήτης αποτελεί μεγάλο πρόβλημα σε παγκόσμιο επίπεδο» ανέφερε η Τσούτσου Τσεν, υποψήφια διδάκτορας στο WSU και πρώτη συγγραφέας της νέας μελέτης και προσέθεσε: «Πιστεύουμε ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να κάνει τη διαφορά στο πεδίο της υγείας και της ιατρικής φροντίδας και έτσι θελήσαμε να ανακαλύψουμε αν μπορούμε να συνδυάσουμε τη 3D εκτύπωση με μεθόδους ανίχνευσης νόσων σε μία συσκευή σαν αυτή που αναπτύξαμε».

Απλή διαδικασία κατασκευής  

Για τη δημιουργία του πρωτοτύπου τους οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τρισδιάστατη εκτύπωση καθώς και μια απλή διαδικασία κατασκευής που περιελάμβανε ένα μόνο στάδιο. Συγκεκριμένα χρησιμοποίησαν έναν μονοατομικό καταλύτη και ενζυμικές αντιδράσεις ώστε να ενισχύσουν το σήμα και να μπορούν να μετρούν χαμηλά επίπεδα βιοδεικτών. Τρεις βιοαισθητήρες που φέρει η συσκευή αλλάζουν χρώμα ώστε να δείξουν τα επίπεδα συγκεκριμένων βιοδεικτών.

Το νέο μόνιτορ μετρά τον ιδρώτα στο μπράτσο ενός εθελοντή. Στο πλαίσιο δοκιμής του πρωτοτύπου της συσκευής ο ιδρώτας βάφτηκε με κόκκινο χρώμα. Το μπλε επίθεμα που παρουσιάζεται επίσης στην εικόνα χρησιμοποιήθηκε για εργαστηριακή σύγκριση (Washington State University)

Ο ιδρώτας περιέχει πολλούς σημαντικούς μεταβολίτες που δείχνουν προβλήματα υγείας – και το μεγάλο του πλεονέκτημα είναι ότι η δειγματοληψία του, σε αντίθεση με το αίμα, αποτελεί μια μη επεμβατική διαδικασία. Για παράδειγμα, τα επίπεδα ουρικού οξέος στον ιδρώτα μπορεί να δείχνουν πιθανή ουρική αρθρίτιδα, νεφροπάθεια ή και καρδιοπάθεια. Τα υψηλά επίπεδα γλυκόζης στον ιδρώτα συνδέονται με διαβήτη ενώ τα επίπεδα γαλακτικού οξέος μπορούν να δείξουν την ένταση της άσκησης που ακολουθεί κάποιος και το «αποτύπωμά» της στο μυϊκό σύστημα του ασκούμενου.

Δείκτης υγείας και η ποσότητα του ιδρώτα

«Επιπροσθέτως η ποσότητα ιδρώτα που εκκρίνει κάποιος αποτελεί σημαντική παράμετρο και δείκτη της υγείας του» σημείωσε ο δρ Καγιάν Κιου, επίκουρος καθηγητής στη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικής Υλικών του WSU.

Τα μειονεκτήματα των υπαρχουσών συσκευών

Ωστόσο η ποσότητα των βιοδεικτών στον ιδρώτα είναι πάρα πολύ μικρή και δύσκολο να μετρηθεί. Παρότι υπάρχουν και άλλες συσκευές ανίχνευσης προβλημάτων υγείας στον ιδρώτα, μέχρι σήμερα αυτές είναι πολύπλοκες και απαιτείται ειδικός εξοπλισμός για την κατασκευή τους. Παράλληλα για να είναι αυτού του τύπου οι αισθητήρες χρηστικοί χρειάζεται να είναι εύκαμπτοι.

Η καινοτομία της νέας συσκευής

Η νέα φορετή συσκευή φαίνεται να λύνει τα προβλήματα των προκατόχων της. «Είναι καινοτόμο να χρησιμοποιούνται μονο-ατομικοί καταλύτες οι οποίοι ενισχύουν την ευαισθησία και την ακρίβεια του μόνιτορ της υγείας» ανέφερε η Ανι Ντου, καθηγήτρια στη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικής Υλικών του WSU η οποία ηγήθηκε της έρευνας μαζί με τον καθηγητή Κιου.

Ο ρόλος των μικρο-καναλιών μέτρησης της ροής του ιδρώτα

Ο φορητός και… φορετός καταγραφέας της υγείας που ανέπτυξαν οι επιστήμονες του WSU αποτελείται από μικροσκοπικά κανάλια τα οποία μετρούν τη ροή του ιδρώτα καθώς και τη συγκέντρωση των βιοδεικτών. Καθώς τα κανάλια αυτά κατασκευάζονται με χρήση τρισδιάστατου εκτυπωτή, δεν απαιτούν τη χρήση κάποιας υποστηρικτικής δομής η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει θέματα μόλυνσης κατά την αφαίρεσή τους, τόνισε ο δρ Κιου.

Τοποθέτηση στο μπράτσο

Η συσκευή τοποθετείται στο μπράτσο του εθελοντή και μετρά τους βιοδείκτες στον ιδρώτα που εκείνος εκκρίνει. Μάλιστα στο πλαίσιο δοκιμής του πρωτοτύπου, ο ιδρώτας βάφτηκε με κόκκινο χρώμα. Χρησιμοποιήθηκε επίσης ένα μπλε επίθεμα για εργαστηριακή σύγκριση.

Ακρίβεια και αξιοπιστία

Οταν οι νέες συσκευές δοκιμάστηκαν στο μπράτσο εθελοντών και τα αποτελέσματα που εξήγαγαν συγκρίθηκαν με αποτελέσματα εργαστηρίου, οι ερευνητές είδαν ότι το νέο μόνιτορ ήταν ακριβές και αξιόπιστο στη μέτρηση της συγκέντρωσης χημικών και της έκκρισης ιδρώτα.

Μελλοντική προσθήκη και άλλων βιοδεικτών

Αν και στη συγκεκριμένη δοκιμή επελέγησαν τρεις βιοδείκτες για μέτρηση από το μόνιτορ, οι δημιουργοί του αναφέρουν ότι μπορούν να προσθέσουν και άλλους. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η νέα συσκευή ήταν πολύ εύκολη και άνετη στη χρήση της από τους εθελοντές.

Αίτηση για κατοχύρωση ευρεσιτεχνίας

Η ερευνητική ομάδα εργάζεται τώρα επάνω στη βελτίωση του σχεδιασμού της συσκευής της ενώ ελπίζει ότι το δημιούργημά της θα βρει τον δρόμο της εμπορικής αξιοποίησης. Μάλιστα έχει ήδη υποβάλει αίτηση για κατοχύρωση ευρεσιτεχνίας της συγκεκριμένης καινοτόμου τεχνολογίας που ανέπτυξε.