Cảm biến mồ hôi mang theo người phát hiện hợp chất gây bệnh gút

 

Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ California, Đại học Bắc Kinh, Đại học Santa Clara và Đại học California, đã chế tạo được cảm biến đeo trên người có thể theo dõi nồng độ chất chuyển hóa và chất dinh dưỡng trong máu của một người bằng cách phân tích mồ hôi. 

 

 

Các cảm biến được phát triển trước đây hầu hết chỉ tập trung vào những hợp chất xuất hiện với nồng độ cao như chất điện giải, glucose và lactate. Cảm biến mồ hôi mới nhạy hơn các thiết bị hiện có với khả năng phát hiện các hợp chất trong mồ hôi có nồng độ thấp hơn nhiều và cũng dễ sản xuất.

Cảm biến mới sẽ cho phép bác sĩ theo dõi liên tục tình trạng của bệnh nhân mắc các bệnh như tim mạch, tiểu đường hoặc thận đều có các chất dinh dưỡng hoặc chất chuyển hóa trong máu với nồng độ bất thường. Bệnh nhân sẽ được hưởng lợi nhiều hơn vì bác sỹ điều trị được thông tin rõ hơn về tình trạng bệnh. Bên cạnh đó, cảm biến còn tránh thao tác xâm lấn và đau đớn do kim tiêm dưới da.

"Cảm biến mồ hôi đeo trên người có khả năng phát hiện những thay đổi về tình trạng sức khỏe ở cấp độ phân tử một cách nhanh chóng, liên tục và không xâm lấn", do PGS. Wei Gao, trưởng nhóm nghiên cứu nói. "Cảm biến cho phép theo dõi, chẩn đoán sớm và can thiệp kịp thời".

Nghiên cứu của PGS. Gao tập trung chế tạo các thiết bị dựa vào kênh vi lưu (microfluidics), tên gọi của các công nghệ điều khiển lượng chất lỏng nhỏ, thường thông qua các kênh rộng chưa đến 1/4 milimet. Các kênh vi lưu lý tưởng cho ứng dụng loại này vì chúng giảm thiểu ảnh hưởng do mồ hôi bốc hơi và da bị nhiễm bẩn. Mồ hôi tiết ra chảy qua các vi mạch, nên thiết bị có thể đo mồ hôi chính xác hơn và có thể ghi lại sự thay đổi theo thời gian của nồng độ.

Cho đến nay, cảm biến dựa vào kênh vi lưu mang theo người chủ yếu được chế tạo từ quy trình bay hơi in thạch bản, đòi hỏi các quy trình chế tạo phức tạp và tốn kém. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đã chọn chế tạo cảm biến sinh học từ graphene. Cả cảm biến dựa vào graphene và kênh vi lưu nhỏ được tạo ra bằng cách khắc các tấm nhựa bằng laser CO2.

Nhóm nghiên cứu đã chọn sử dụng cảm biến đo nhịp hô hấp, nhịp tim và nồng độ axit uric và tyrosine. Tyrosine được chọn vì đây là chỉ số thể hiện rối loạn chuyển hóa, bệnh gan, rối loạn ăn uống và bệnh lý thần kinh. Axit uric được lựa chọn vì ở mức cao, nó cho thấy sự xuất hiện của bệnh gút - căn bệnh đang gia tăng trên toàn cầu. Bệnh gút xuất hiện khi nồng độ axit uric cao trong cơ thể bắt đầu kết tinh tại các khớp, đặc biệt là ở bàn chân, gây kích ứng và viêm.

Để xem xét hoạt động của cảm biến, các nhà nghiên cứu đã thực hiện rất nhiều thử nghiệm với những người khỏe mạnh và bệnh nhân. Để kiểm tra nồng độ tyrosine trong mồ hôi do ảnh hưởng bởi thể lực một người, họ đã sử dụng hai nhóm người: vận động viên được đào tạo và cá nhân có thể lực trung bình. Đúng như dự báo, các cảm biến cho thấy nồng độ tyrosine trong mồ hôi của các vận động viên thấp hơn. Để kiểm tra nồng độ axit uric, các nhà khoa học đã lấy một nhóm người khỏe mạnh và theo dõi mồ hôi của họ trong khi họ nhịn ăn cũng như sau khi họ ăn một bữa ăn giàu purin. Cảm biến cho thấy nồng độ axit uric tăng sau bữa ăn. Các nhà khoa học cũng thực hiện một thử nghiệm tương tự với bệnh nhân gút. Mức axit uric cao hơn nhiều so với những người khỏe mạnh.

Để kiểm tra độ chính xác của cảm biến, các nhà nghiên cứu cũng lấy mẫu máu từ bệnh nhân gút và người khỏe mạnh. Các số đo nồng độ axit uric của cảm biến tương quan mạnh với nồng độ của hợp chất trong máu.

PGS. Gao cho rằng độ nhạy cao của các cảm biến, cùng với khả năng dễ sản xuất, có nghĩa là cuối cùng các bệnh nhân có thể sử dụng cảm biến tại nhà để theo dõi các bệnh như bệnh gút, tiểu đường và bệnh tim mạch. Được cung cấp thông tin chính xác theo thời gian thực về tình trạng sức khỏe sẽ cho phép bệnh nhân tự điều chỉnh liều lượng thuốc và chế độ ăn phù hợp.

N.P.D (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191125153011.htm, 25/11/2019

Tác giả bài viết: N.P.D (NASATI)

Nguồn tin: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191125153011.htm, 25/11/2019