مستشعر جديد يتتبع الحالة الصحية عبر تحليل التعرق

طور باحثون بجامعة واشنطن، مستشعر جديد بتقنية ثلاثية الأبعاد، لمتابعة الحالة الصحية وتشخيص الأمراض الشائعة مثل السكري والنقرس وأمراض الكلى أو القلب، وذلك اعتماداً على مراقبة مستويات الجلوكوز واللاكتات وحمض اليوريك بدقة، بالإضافة إلى معدل تعرقهم أثناء التمرين. 

وبحسب الورقة البحثية، فقد أشار تشوتشو تشين، طالب دكتوراه في جامعة ولاية واشنطن والمؤلف الأول للورقة البحثية، إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تحدث فرقاً في مجالات الرعاية الصحية، وسعى فريق البحث نحو دمج تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد مع طرق الكشف عن الأمراض المزمنة بشكل عملي وفعّال.

استخدم الباحثون الطباعة ثلاثية الأبعاد، لإنشاء نموذج أولي للمستشعر الجديد، عبر عملية تصنيع جديدة من خطوة واحدة، فقد استخدم الباحثون محفزاً ذرياً واحداً وتفاعلات إنزيمية، لتعزيز قياس المستويات المنخفضة من المتغيرات الحيوية.

يحمل المستشعر الجديد، القابل للارتداء، ثلاثة مستشعرات بيولوجية، تقوم بتغيير لونها، للإشارة إلى وصولها لمستويات معينة من تركيز المواد الكيميائية الحيوية.

ويحتوي العرق على العديد من المستقلبات المهمة التي تعبر عن مستوى الحالة الصحية، ولكن على عكس عينات الدم، فإنه لا يحتاج لشعور المريض بالألم خلال التحليل.

ويمكن أن تشير مستويات حمض اليوريك في العرق إلى خطر الإصابة بالنقرس أو أمراض الكلى أو القلب، كما تُستخدم مستويات الجلوكوز لمراقبة مرض السكري، ويمكن أن تشير مستويات اللاكتات إلى شدة التمرين.

وقال كايان تشيو، أستاذ مساعد في كلية الهندسة الميكانيكية ومواد الهندسة: “معدل التعرق هو أيضاً، مؤشر فسيولوجي مهم حول صحة الأشخاص”.

لكن الباحثين لاحظوا أن كمية هذه المواد الكيميائية في العرق صغيرة جداً، مما يجعل قياسها أمر صعب في بعض الأحيان، إلى جانب الحاجة إلى معدات متخصصة وخبرة في التصنيع لتطويرها وإنتاجها.

وقالت آني دو، أستاذة بحثية في كلية الهندسة الميكانيكية ومواد الهندسة، والتي قادت الدراسة إلى جانب تشيو: “من المبتكر استخدام محفزات ذرية لتعزيز حساسية ودقة جهاز المراقبة الصحي”.

وجهاز المراقبة الجديد، تمتى صناعته من مواد مرنة وقابلة للتمدد، كما يتضمن قنوات صغيرة لقياس معدل العرق وتركيز العلامات الحيوية.

وأضاف آني: “نحتاج إلى قياس التركيزات الصغيرة للعلامات الحيوية، لذا لا نريد أن تكون هذه المواد الداعمة موجودة، أو أن نضطر إلى إزالتها. لهذا السبب نستخدم طريقة فريدة لطباعة القنوات الدقيقة ذات الدعم الذاتي”.

عندما قارن الباحثون أجهزة المراقبة على أذرع المتطوعين بنتائج المختبر، وجدوا أن جهاز المراقبة الجديد كان يقدم قياس أعلى دقة وموثوقية لتركيز المواد الكيميائية بالإضافة إلى معدل التعرق.

بينما اختار الباحثون في البداية ثلاثة علامات حيوية للقياس، فإنه من الممكن إضافة المزيد، كما قدم الجهاز راحة ملحوظة للمتطوعين عند ارتدائه.