خبرگزاری آریا - محققان با ساخت حلقهای هوشمند با حسگرهای تعویضپذیر، امکان پایش دقیق چهار نشانگر زیستی شامل قند، اسید اوریک، لاکتات و الکل را فراهم کردند که تحولی در نظارت بر سوختوساز بدن محسوب میشود.
وبگاه سایتِکدِیلی در گزارشی آورده است:
این حلقه که حسگرهای آن تعویضپذیر هستند، تا چهار نشانگر زیستی مانند گلوکز (قند خون)، کتونها (مواد چربیسوز)، ویتامین ث، اسید اوریک، لاکتات و الکل را بهطور همزمان اندازهگیری میکند و گامی فراتر از ساعتهای هوشمند معمولی بهشمار میرود که فقط ضربان قلب و تعداد قدم را نشان میدهند.
مهندسان دانشگاه کالیفرنیا در سندیهگو یک حلقه هوشمند آزمایشگاهی ساختهاند که میتواند با تحلیل مداوم عرق انگشت، چندین مولکول مرتبط با سوختوساز، تغذیه، ورزش و مصرف الکل را پایش کند. این فناوری که در مجله نِیچِر کامیونیکِیشِنز/ Nature Communications معرفی شده، گامی فراتر از ساعتهای هوشمند معمولی بهشمار میرود که فقط ضربان قلب، حرکت و دمای پوست را اندازهگیری میکنند.
دکتر تاموگنا ساها (Tamoghna Saha)، پژوهشگر پسادکتری در آزمایشگاه جوزف وانگ و نویسنده اول این مطالعه، میگوید: حلقههای هوشمند تجاری فقط اطلاعات زیستیفیزیکی مانند ضربان قلب را ارائه میدهند، اما اطلاعات مولکولی درباره نشانگرهای زیستشیمیایی را که بینش عمیقتری درباره وضعیت سلامت فرد ارائه میدهند، ندارند.
جمعآوری عرق بدون نیاز به ورزش
یکی از مهمترین ویژگیهای این دستگاه این است که کاربران نیازی به ورزشکردن یا عرقکردن عمدی ندارند. انگشتان حتی در حالت استراحت نیز بهطور مداوم مقادیر کمی رطوبت از خود آزاد میکنند. حلقه با استفاده از روشی به نام اسمز این مایع را جذب میکند.
درون حلقه، یک ماده نرم به نام هیدروژل اسمزی (Osmotic Hydrogel) تعبیه شده است. این ماده با ایجاد اختلاف فشار، عرق را بهآرامی از پوست به داخل یک کانال باریک میکشد. این فرآیند بدون درد است و مشابه حرکت طبیعی آب از خاک به سمت برگهای گیاه است.
آزمایشگاه کامل روی یک انگشت
در داخل حلقه، مجموعهای از حسگرهای الکتروشیمیایی کوچک (حسگرهایی که با استفاده از واکنشهای شیمیایی و تولید جریان الکتریکی، مواد موجود در عرق را تشخیص میدهند) مولکولهای موجود در عرق جمعآوریشده را اندازهگیری میکند. سپس سیگنالهای الکترونیکی با استفاده از ضرایب کالیبراسیون شخصیسازیشده برای هر کاربر، به غلظت تخمینی تبدیل میشوند. این کالیبراسیون شخصیسازیشده (تنظیم دستگاه برای هر فرد) مهم است، زیرا ترکیب عرق و رابطه بین عرق و اندازهگیریهای خون از فردی به فرد دیگر متفاوت است.
حلقه کل سامانه حسگر را در خود جای داده است. یک بخش، سامانه جمعآوری عرق، کانال مایع و حسگرها و بخش دیگر باتری و برد مدار را در خود جا میدهد. نتایج بهصورت بیسیم به برنامه گوشی هوشمند ارسال میشود و امکان مشاهده تغییرات نشانگرهای زیستی را در طول زمان فراهم میکند.
پایش سوختوساز در لحظه
توانایی دنبالکردن همزمان چندین مولکول، الگوهایی را نشان میدهد که یک اندازهگیری تکی ممکن است از دست بدهد؛ برای مثال، گلوکز (قندخون) و کتونها (مواد شیمیایی که بدن هنگام چربیسوزی تولید میکند) اطلاعات متفاوت اما مرتبطی درباره نحوه تأمین و مصرف انرژی در بدن ارائه میدهند.
این حلقه به شما نشان میدهد که مثلاً بعد از خوردن غذا، قند خونتان چقدر بالا میرود، یا وقتی ورزش میکنید، چربیسوزی بدنتان چگونه تغییر میکند. همچنین میتواند تأثیر داروها یا روزهداری را بر این فرآیندها نشان دهد.
پروفسور جوزف وانگ (Joseph Wang)، استاد مهندسی شیمی و نانو در دانشگاه کالیفرنیا در سندیهگو، میگوید: حلقهای که اطلاعات مولکولی پویا را در زمان واقعی ثبت کند، برای تصمیمگیری آگاهانه درباره سلامت، رژیم غذایی و سبک زندگی بسیار مفید خواهد بود؛ به عنوان مثال، توانایی حلقه در ردیابی همزمان و مداوم گلوکز و کتونها میتواند برای تعیین دوز بهینه انسولین در مدیریت دیابت بسیار مفید باشد.
در آزمایشهای انجامشده روی داوطلبان سالم و افراد مبتلا به دیابت نوع 1، اندازهگیریهای گلوکز حلقه بهشدت به اندازهگیریهای دستگاههای تجاری پایش مداوم گلوکز (CGM) نزدیک بود. نتایج کتون نیز با اندازهگیریهای دستگاههای تجاری سنجش کتون خون همخوانی داشت.
چشمانداز آینده؛ از نمونه اولیه تا تولید انبوه
نمونه اولیه این حلقه با یک باتری شارژشدنی روی-نقرهاکسید کار میکند که با هر بار شارژ، تا 12 ساعت دوام میآورد. پوسته بیرونی آن با چاپگر سهبعدی ساخته شده است.
پروفسور وانگ در پایان میگوید: جایدادن این فناوری در یک حلقه کوچک، دستاوردی شگفتانگیز است. این نشان میدهد که پوشیدنیهای هوشمند تا کجا پیش رفتهاند.