Новый датчик пота идентифицирует метаболиты

Несмотря на то, что в настоящее время уже существует ряд датчиков, которые идентифицируют метаболиты в поте, технология ограничена в количестве выявляемых метаболитов. Кроме того, таки датчики часто не могут быть использованы повторно. Новый датчик использует «молекулярно импринтированный полимер», что значительно повышает его эффективность.

Экспериментальное устройство было разработано командой из Калифорнийского технологического института (Caltech) во главе с доцентом Вэй Гао.

Ранее Гао и его команда создали датчики со встроенными ферментами или антителами, которые вступали в реакцию со специфическими метаболитными химическими веществами в поту владельца. Среди прочего, необычно высокие или низкие уровни некоторых таких химических веществ могут указывать на конкретные расстройства, требующие лечения. К сожалению, ферменты смогли обнаружить только относительно небольшое количество метаболитов. Антитела были немного более универсальными, но их можно было использовать только один раз.

В поисках более эффективной альтернативы исследователи разработали датчик, который включает в себя полимерную плёнку, которая генерирует электрический ток, когда он вступает в контакт с потом. Важно отметить, что формирование слоя между этой плёнкой и кожей является вторым полимером, который был молекулярно отпечатан.

Процесс импринтинга включает в себя встраивание молекул целевого метаболита в полимер, пока он ещё находится в жидком состоянии, что позволяет полимеру установить резиноподобную консистенцию, а затем использовать химический процесс для удаления молекул из него. В результате получается полимерный лист, содержащий крошечные формованные отверстия, которые являются совпадают по размеру и форме с молекулами.

Когда пот вступает в контакт с этим полимером - если в поту мало или вообще нет метаболита - жидкость течёт через открытые отверстия, создавая сильный электрический ток, при достижении другого полимера под ним. Однако, если поте присутствуют высокие уровни метаболита, молекулы заполняют большинство отверстий.

Таким образом, контролируя электрический сигнал, производимый датчиком, можно измерить концентрацию целевого метаболита в поте пользователя- и концентрации в поте обычно соответствуют концентрациям в кровотоке. Применение слабого электрического тока впоследствии разрушает молекулы, блокирующие отверстия, что позволяет повторно использовать датчик.

«Этот подход позволяет нам обнаружить много новых важных питательных веществ и метаболитов. Мы можем контролировать процесс, когда мы едим, и наблюдать, как меняется уровень питательных веществ», — сказал Гао. «Он контролирует не только питательные вещества, но и гормоны и лекарственные препарата. Также датчик может обеспечить непрерывный мониторинг различных состояний здоровья».

Исследование опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.