Кожный пластырь анализирует пот в целях мониторинга состояния здоровья

Мягкий, гибкий кожный пластырь, анализирующий биомаркеры в поту, способен указать на состояние обезвоженности, измерить уровень сахара в крови человека и даже обнаружить наличие болезни. Изобретение является элементом новой области — носимых человеком диагностических инструментов.

Человеческий пот содержит многие из таких же биомаркеров, как кровь; тем не менее, анализ пота с помощью кожного пластыря не причиняет боль (как, например, укол иглой), а результаты можно получиться ещё быстрее.

Первый в своём роде кожный пластырь ориентирован, прежде всего, для спортсменов, однако, по всей вероятности, гибкое электронное устройство найдёт своё место в медицине и даже в косметической промышленности.

Кожный пластырь, описанный в журнале Science Translational Medicine, изготовлен из гибкого материала, а по размерам и толщине он сопоставим с 25-ти центовой монеткой США (диаметр которой составляет 24,26 мм, а толщина 1,75 мм). Так называемое микрожидкостное устройство прилипает к предплечью или к спине на подобии лейкопластырной повязки (наклейки), а затем оно собирает и анализирует пот.

“Мы были заинтересованы в развитии подобных кожных технологий, которые могут монтироваться непосредственно на тело для того, чтобы собирать важную информацию о физиологическом здоровье”, — пояснил Джон Роджерс, учёный и биоинженер Северо-западного университета в Иллинойсе, и один из разработчиков кожного пластыря. “И то, что мы продемонстрировали — это технология, которая позволяет аккуратно собирать и точно проводить химический анализ биомаркеров, присутствующих в поту при потоотделении”.

Цветовая маркировка результатов

Пот направляется через микроскопические канальцы в четыре различные резервуара, которые измеряют уровень рН и концентрацию хлорида (важные показатели уровня гидратации), концентрацию лактата (характеризующего устойчивость к физической нагрузке) и глюкозы. Пластырь также может отслеживать скорость потоотделения.

Потенциально кожный пластырь можно применять для диагностики заболевания лёгких – муковисцидоза, путем анализа содержания хлоридов в поте. Беспроводная электроника передаёт промаркированные цветом результаты в приложение на смартфоне, которое анализирует их.

Для того чтобы проверить точность результатов и долговечность кожного пластыря, учёные изучали его применение в двух разных группах спортсменов. Одна группа использовала его в помещении, а другая группа участвовала в велогонке на длинной дистанции (называемой Эль Тур де Тусон) в бесплодной пустыне Аризоны. Кожный пластырь размещался на руках и спинах подопытных субъектов.

Исследователи сравнили четыре результата теста биомаркеров спортсменов, занимавшихся в помещении, с обычными анализами крови и обнаружили, что результаты были одинаковыми.

А с помощью велосипедной группы учёные хотели проверить прочность кожных пластырей. Они обнаружили, что электронное устройство осталось на коже спортсменов, не протекало и давало точно такую же информацию, как анализ крови.

Не только для спортсменов

В настоящее время кожный пластырь ориентирован для применения потеющими спортсменами для измерения биомаркеров их спортивной производительности, и Роджерс намерен продавать их вместе со спортивными напитками; однако, по его словам, ряд отраслей также выразили заинтересованность в такой технологии.

“Косметические компании заинтересованы в использовании этих устройств в своих исследовательских лабораториях для того, чтобы оценить эффективность своих антиперспирантов, дезодорантов и так далее”, — пояснил Роджерс. “Так что процесс потоотделения и химический состав пота также интересен и в этой области. И у нас есть контракты с военными, которые заинтересованы в своего рода непрерывном мониторинге состояния здоровья бойцов”.

Роджерс говорит, что он считает, что недорогие одноразовые кожные пластыри должны стать доступны потребителям в течение одного-двух лет.