جهاز استشعار جديد يمكن ارتداؤه يكتشف النقرس والحالات الطبية الأخرى

يتم تشغيل هذا الموقع من قبل شركة أو شركات مملوكة لشركة Informa PLC وجميع حقوق النشر موجودة لديهم.المكتب المسجل لشركة Informa PLC هو 5 Howick Place، London SW1P 1WG.مسجلة في إنجلترا وويلز.رقم 8860726.

طور فريق باحث من Cal Tech بقيادة Wei Gao ، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية ، جهاز استشعار يمكن ارتداؤه يراقب مستويات الأيضات والعناصر الغذائية في دم الشخص عن طريق تحليل العرق.كانت مستشعرات العرق السابقة تستهدف في الغالب المركبات التي تظهر بتركيزات عالية ، مثل الإلكتروليت والجلوكوز واللاكتات.هذا الجديد أكثر حساسية ويكشف عن مركبات العرق بتركيزات أقل بكثير.كما أنه أسهل في التصنيع ويمكن إنتاجه بكميات كبيرة.

هدف الفريق هو جهاز استشعار يتيح للأطباء مراقبة حالة المرضى الذين يعانون من أمراض مثل أمراض القلب والأوعية الدموية والسكري وأمراض الكلى ، وكلها تضع مستويات غير طبيعية من العناصر الغذائية أو المستقلبات في مجرى الدم.سيكون المرضى في وضع أفضل إذا عرف طبيبهم المزيد عن ظروفهم الشخصية وهذه الطريقة تتجنب الاختبارات التي تتطلب الإبر وأخذ عينات الدم.

يقول جاو: "يمكن لمثل هذه المستشعرات للعرق القابلة للارتداء أن تلتقط بسرعة وبشكل مستمر وغير موسع التغيرات في الصحة على المستويات الجزيئية"."يمكنهم جعل المراقبة الشخصية والتشخيص المبكر والتدخل في الوقت المناسب ممكنًا."

يعتمد المستشعر على الموائع الدقيقة التي تتعامل مع كميات صغيرة من السوائل ، عادة من خلال قنوات يقل عرضها عن ربع ملليمتر.الموائع الدقيقة مناسبة تمامًا للتطبيق لأنها تقلل من تأثير تبخر العرق وتلوث الجلد على دقة المستشعر.نظرًا لأن العرق الذي يتم توفيره حديثًا يتدفق عبر القنوات الدقيقة للمستشعر ، فإنه يقيس بدقة تكوين العرق ويلتقط التغييرات في التركيزات بمرور الوقت.

حتى الآن ، كما يقول جاو وزملاؤه ، كانت المستشعرات القابلة للارتداء القائمة على الموائع الدقيقة مُصنَّعة في الغالب باستخدام أسلوب تبخير الطباعة الحجرية ، الأمر الذي يتطلب عمليات تصنيع معقدة ومكلفة.اختار فريقه صنع مستشعراته الحيوية من الجرافين ، وهو شكل يشبه الصفيحة من الكربون.يتم إنشاء كل من المستشعرات القائمة على الجرافين وقنوات الموائع الدقيقة عن طريق نقش الألواح البلاستيكية باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون ، وهو جهاز شائع جدًا ومتاح للهواة في المنزل.

صمم فريق البحث جهاز الاستشعار الخاص به لقياس معدل ضربات القلب والتنفس ، بالإضافة إلى مستويات حمض اليوريك والتيروزين.تم اختيار Tyrosine لأنه يمكن أن يكون مؤشرًا لاضطرابات التمثيل الغذائي وأمراض الكبد واضطرابات الأكل والحالات العصبية والنفسية.تم اختيار حمض اليوريك لأنه ، عند المستويات المرتفعة ، يرتبط بالنقرس ، وهي حالة مفصلية مؤلمة تزداد انتشارًا عالميًا.يحدث النقرس عندما تبدأ مستويات عالية من حمض اليوريك في الجسم في التبلور في المفاصل ، وخاصة مفاصل القدمين ، مما يسبب تهيجًا والتهابًا.

لمعرفة مدى جودة أداء المستشعرات ، اختبرها الباحثون على الأفراد والمرضى الأصحاء.للتحقق من مستويات العرق التيروزين التي تتأثر باللياقة البدنية للشخص ، استخدموا مجموعتين من الأشخاص: الرياضيين المدربين والأفراد ذوي اللياقة البدنية المتوسطة.كما هو متوقع ، أظهرت المستشعرات مستويات أقل من التيروزين في عرق الرياضيين.للتحقق من مستويات حمض اليوريك ، راقب الباحثون عرق مجموعة من الأفراد الأصحاء الذين كانوا صائمين ، وأيضًا بعد تناول الأشخاص وجبة غنية بمركبات البيورينات في الطعام التي يتم استقلابها في حمض اليوريك.أظهر المستشعر ارتفاع مستويات حمض البوليك بعد الوجبة.أجرى فريق Gao اختبارًا مشابهًا لمرضى النقرس.أظهر المستشعر أن مستويات حمض البوليك أعلى بكثير من تلك الموجودة لدى الأشخاص الأصحاء.

للتحقق من دقة أجهزة الاستشعار ، قام الباحثون بسحب وفحص عينات دم من مرضى النقرس والأشخاص الأصحاء.ترتبط قياسات المستشعرات لمستويات حمض البوليك ارتباطًا وثيقًا بمستوياته في الدم.

يقول جاو إن الحساسية العالية لأجهزة الاستشعار ، إلى جانب سهولة تصنيعها ، تعني أنه يمكن استخدامها في النهاية من قبل المرضى في المنزل لمراقبة حالات مثل النقرس والسكري وأمراض القلب والأوعية الدموية.قد يؤدي الحصول على معلومات دقيقة في الوقت الفعلي حول صحتهم إلى السماح للمرضى بتعديل مستويات أدويتهم ونظامهم الغذائي كما هو مطلوب.