Kontinuirano praćenje znoja može otkriti vrijedne informacije o ljudskom zdravlju, kao što je nivo glukoze u tijelu.
Međutim, nedostajali su nosivi senzori koji su prethodno razvijeni za ovu svrhu, jer nisu mogli da izdrže teške uslove ili postignu specifičnost potrebnu za kontinuirano praćenje, prema istraživačima iz Penn State, University Park, PA. Sada je istraživački tim kreirao novi nosivi flaster koji bi mogao da doraste zadatku.
Napravljen od laserski modifikovanog grafenskog nanokompozitnog materijala, uređaj može detektovati specifične nivoe glukoze u znoju tokom tri nedjelje dok istovremeno prati tjelesnu temperaturu i pH nivoe, objavili su istraživači u Advanced Functional Materials.
„Znoj je idealan za kontinuirano i neinvazivno otkrivanje biomarkera u realnom vremenu“, rekao je glavni istraživač Huanyu “Larry” Cheng, vanredni profesor inženjerskih nauka i mehanike (ESM) u Memorijalnom centru James L. Henderson Jr. u Penn State. „Ali niski nivoi koncentracije biomarkera u znoju i varijabilnost drugih faktora kao što su pH, salinitet i temperatura gurnuli su prethodne biosenzore znoja preko granica njihove detekcije i tačnosti. Ovaj uređaj je u stanju da uzme u obzir ovu varijabilnost dok mjeri glukozu sa potrebnom specifičnošću nedjeljama.
Cheng i njegove kolege su prepoznali iz svojih prethodnih studija senzora i rada drugih istraživača da laserski indukovane grafenske (LIG) elektrode — elektrode napravljene od nanomaterijala konstruisanog u jednom koraku pomoću laserskog ispisivanja — mogu ponuditi obećavajuću polaznu tačku za razvoj više efikasan nosivi senzor znojenja. Uprkos ograničenjima zbog niske osjetljivosti na glukozu i ograničene površine za neophodnu elektrohemiju, rekao je Cheng, LIG elektrode su jednostavne za proizvodnju, pristupačne i fleksibilne.
Radeći na nanorazmjeri, istraživači su izvestili da koriste jednostavan laserski tretman za stvaranje stabilne, 3D mreže od visoko provodljivih legura plemenitih metala – zlata i srebra u ovom slučaju – i nanokompozitnih materijala na bazi ugljenika na poroznoj LIG elektrodi. Plemeniti metali nisu samo visoko provodljivi, već su i otporni na oksidaciju, rekao je Cheng.
Zagrijavanjem nanokompozitnog materijala od legure zlata i srebra jednostavnim laserskim tretmanom materijal postaje otporan na aglomeraciju. Ovo je uobičajena pojava gdje se nanočestice spajaju u klastere, ograničavajući površinu materijala.
„Glukoza na površini modifikovane LIG elektrode oksidira pri nižem potencijalu“, rekao je prvi autor Farnaz Lorestani, postdoktorski naučnik. „Ova oksidacija generiše mjerljivu struju ili promjenu potencijala koja je direktno proporcionalna ukupnoj koncentraciji glukoze u rastvoru. Takođe vidimo daleko veću stabilnost tokom vremena, pri čemu senzor tretiran laserom gubi samo 9% svoje osjetljivosti tokom tri nedelje u poređenju sa gubitkom osjetljivosti od 20% za senzor bez laserskog tretmana.
Pored mjerenja glukoze, modifikovana LIG elektroda je reagovala i na promene nivoa pH, prema istraživačima. Da bi proizveli uređaj za nošenje, kombinovali su dvostruki senzor za glukozu i pH sa drugim senzorom temperature zasnovanim na LIG-u i rastezljivim slojem sa mikrofluidnim kanalima u obliku namotaja za kontinuirano prikupljanje i usmjeravanje znoja za uzorkovanje.
Uređaj omogućava kalibraciju mjerenja glukoze na osnovu fluktuacija pH vrijednosti znoja i tjelesne temperature usljed aktivnosti kao što su vježbanje i ishrana, rekao je Cheng. Nošen kao flaster otprilike dvostruko veći od poštanske marke i pričvršćen na kožu ljepljivom trakom, može bežično da prenese svoje prikupljene podatke na računar ili mobilni uređaj za praćenje i analizu u realnom vremenu.
„Rezultat našeg rada je senzor sa značajnom osjetljivošću i stabilnošću za praćenje nivoa glukoze tokom više nedjelja“, rekao je Cheng. „To je jeftina platforma koja nudi praktičnu, tačnu i kontinuiranu analizu znoja u različitim uslovima, koja ima veliki potencijal za zdravlje pojedinca i stanovništva, personalizovanu medicinu i preciznu ishranu.
