美国加州理工学院研制出可穿戴的汗液成分传感器

研究人员说,与之前开发的针对高浓度化合物的汗液传感器不同,这次的汗液传感器除了更容易制造外,还可以检测出低浓度的汗液化合物。

       美国加州理工学院医学工程助理教授高伟领导团队,开发了一种可大规模生产的可穿戴传感器,通过分析人体的汗液,可以监测人体血液中的代谢物和营养素。研究人员说,与之前开发的针对高浓度化合物的汗液传感器不同,这次的汗液传感器除了更容易制造外,还可以检测出低浓度的汗液化合物。

加州理工学院的研究人员开发了一种可大量生产的可穿戴式传感器,该传感器可分析人的血液中的汗液,以发现可能表示痛风的代谢物和营养物质。.png

加州理工学院的研究人员开发了一种可大量生产的可穿戴式传感器,该传感器可分析人的血液中的汗液,以发现可能表示痛风的代谢物和营养物质。

  研究人员认为,这些传感器将使医生能够持续监测患有心血管疾病、糖尿病或肾病等疾病的患者的状况,所有这些疾病都会导致血液中营养素或代谢产物的含量异常。让医生更好地了解患者的病情,同时避免皮下注射针头的侵入性接触,对患者会有好处。

  “这种可穿戴的汗液传感器具有在分子水平上快速、连续、无创地捕捉健康变化的潜力,它们可以实现个性化监测、早期诊断和及时干预。”高伟在加利福尼亚理工学院网站上发表的一篇文章中说。

  高伟的工作重点是开发基于微流体技术的设备,这种设备通常通过宽度不到四分之一毫米的通道来操作微量液体,微流体技术将汗液蒸发和皮肤污染对传感精度的影响降到最低。该传感器可以进行更精确的汗液测量,并可以捕捉浓度的时间变化。

  以前,基于微流控技术的可穿戴传感器大多采用昂贵、复杂的光刻蒸发工艺制造。高伟的团队改为用石墨烯(一种薄片状的碳)制作了生物传感器。基于石墨烯的传感器和微型微流控通道都是用二氧化碳激光器雕刻塑料片材而形成的。

  研究人员选择让他们的传感器测量呼吸频率、心率以及尿酸和酪氨酸的水平。选择酪氨酸是因为它可以指示代谢紊乱、肝病、饮食紊乱和神经精神状况;之所以选择尿酸,是因为尿酸水平升高与痛风有关,痛风是一种在全球范围内呈上升趋势的疼痛性关节疾病,当体内高水平的尿酸开始在关节(尤其是脚的关节)中结晶时,就会发生痛风,从而引起刺激和炎症。

  为了评估传感器的性能,研究人员对两组健康的个体和患者进行了一系列的测试,一组是受过训练的运动员,另一组是一般健康的人。传感器显示运动员汗液中酪氨酸含量较低。为了检测尿酸水平,研究人员监测了健康人在禁食期间以及在他们吃了富含嘌呤的食物后的出汗水平,嘌呤是代谢成尿酸的食物化合物,传感器显示饭后尿酸水平上升。高伟的团队还对痛风患者进行了类似的测试,发现他们的尿酸水平远远高于健康人。为了检验传感器的准确性,研究人员还从痛风患者和健康受试者身上采集了血样,传感器对尿酸水平的测量与血液中化合物的水平密切相关。

  高伟指出,这些传感器的高灵敏度以及易于制造的特性,意味着它们最终可能被家庭患者用于监测痛风、糖尿病和心血管疾病等疾病,掌握准确的实时健康信息甚至可以让患者根据需要调整自己的药物水平和饮食。

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