Dizajniran mini flaster koji prati krvni pritisak, nivo šećera, alkohola ili kofeina

Inženjeri sa University of California San Diego razvili su veoma mek, rastegljivi flaster za kožu koji se može nositi na vratu kako bi se kontinuirano pratili krvni pritisak i srčane frekvencije. Flaster istovremeno meri nivo šećera korisnika, kao i laktata, alkohola ili kofeina i to je prvi nosivi uređaj koji istovremeno prati kardiovaskularne signale i više biohemijskih nivoa u ljudskom telu.

Daljinsko praćenje pacijenata

– Ova vrsta nosive opreme bila bi vrlo korisna za ljude kako bi redovno pratili sopstveno zdravlje. Takođe bi služio kao odličan alat za daljinsko praćenje pacijenta, posebno tokom pandemije covid 19 kada ljudi slabo posećuju zdravstvene ustanove – objavio je Lu Yin, student nanoinženjeringa na University of California u San Diegu i koautor studije objavljene ovog februara u časopisu Nature Biomedical Engineering.  Ovaj uređaj mogao bi da bude od koristi osobama koje sa visokim krvnim pritiskom i dijabetesom, koje su u većem riziku da se ozbiljno razbole od covid 19. Takođe bi se, prema rečima kreatora, mogao koristiti za otkrivanje pojave sepse, koju karakteriše nagli pad krvnog pritiska, praćen brzim porastom nivoa laktata.

Dobra alternativa za razne pacijente

Jedan meki, silikonski flaster na koži bio bi pogodna alternativa za pacijente u jedinicama intenzivne nege, uključujući novorođenčad kojima je potrebno kontinuirano praćenje krvnog pritiska i drugih vitalnih znakova. Ovi postupci trenutno podrazumevaju umetanje katetera duboko u arterije pacijenta i vezivanje pacijenata za više bolničkih monitora, što novi flaster-izum ne zahteva.

– Novina ovog izuma je što se uzimaju potpuno različiti senzori i spajaju se na jednoj maloj platformi, maloj poput poštanske markice. Možemo sakupiti toliko informacija pomoću ovog uređaja koji se može nositi na neinvazivan način, bez izazivanja neugodnosti ili prekida  svakodnevnih aktivnosti – objasnio je Joseph Wang, profesor nanoinženjeringa na Univerzitetu u San Diegu, takođe jedan od autora studije.

Flaster prati tri vrste signala u ljudskom telu

Novi flaster je proizvod koji su, uz pionirske napore, razvila dva tima na University of California u San Diegu, u Centru za nosive senzore, čiji je profesor Wang direktor. Njegova laboratorija razvija nosive uređaje koji mogu istovremeno da nadgledaju više signala u telu – hemijske, fizičke i elektrofiziološke. U laboratoriji Sheng Xua, profesora nanoinženjeringa University of California,   istraživači razvijaju meke, rastegljive elektronske flastere koji mogu da prate krvni pritisak duboko u telu. Udruživanjem snaga oba tima, istraživači su stvorili prvi fleksibilni, rastegljivi nosivi uređaj koji kombinuje hemijsku osetljivost (glukoza, laktat, alkohol i kofein) sa praćenjem krvnog pritiska.

– Svaki senzor pruža zasebnu sliku fizičke ili hemijske promene. Integrišući ih sve u jedan nosivi flaster omogućava nam da spojimo te različite slike kako bismo dobili sveobuhvatniji pregled onoga što se dešava u našem telu – naglasio je profesor Xu.

Slanje ultrazvučnih talasa u telo

Flaster je dizajniran kao tanak sloj rastegljivih polimera koji se može prilagoditi koži. Opremljen je senzorom za praćenje krvnog pritiska i sa dva hemijska senzora – jednim koji meri nivo laktata (biomarker fizičkog napora), kofein i alkohol u znoju, dok drugi meri nivo glukoze u intersticijskoj  tečnosti. Ovaj izmum može da meri tri parametra odjednom, po jedan sa svakog senzora: krvni pritisak, glukozu i laktat, alkohol ili kofein. Teoretski, kažu naučnici, sva tri parametra mogu da se otkriju istovremeno, ali to bi zahtevalo drugačiji dizajn senzora.

Kako funkcioniše flaster

Senzor krvnog pritiska nalazi se blizu centra flastera. Sastoji se od skupa malih ultrazvučnih pretvarača koji su zavareni na flaster provodljivim mastilom. Napon primenjen na pretvarače dovodi do toga da oni šalju ultrazvučne talase u telo. Kada se ultrazvučni talasi odbiju od arterije, senzor detektuje odjeke i prevodi signale u očitavanje krvnog pritiska. Hemijski senzori su dve elektrode koje su sito štampane na flasteru od provodljive boje. Elektroda koja oseća laktat, kofein i alkohol otisnuta je na desnoj strani flastera, a  deluje oslobađanjem u kožu leka pilokarpin da bi indukovao znoj i otkrio hemijske supstance u znoju. Druga elektroda, koja oseća glukozu, otisnuta je na levoj strani i deluje propuštanjem blage električne struje kroz kožu kako bi oslobodila intersticijsku tečnost i izmerila glukozu u toj tečnosti.

Flaster daje preciznu informaciju

Istraživači su bili zainteresovani za merenje ovih određenih biomarkera jer oni utiču na krvni pritisak. Odabrali su parametre koji će omogućiti tačnije i pouzdanije merenje krvnog pritiska.

– Recimo da nadgledate krvni pritisak, a tokom dana vidite skokove i pomislite da nešto nije u redu. Ali, očitavanje biomarkera može vam reći da li su ti skokovi nastali usled unosa alkohola ili kofeina. A ova kombinacija senzora može vam pružiti takvu vrstu informacija –  istakla je Juliane Sempionatto, student nanoinženjeringa. Na testovima su ispitanici nosili flaster na vratu dok su izvodili razne kombinacije sledećih zadataka – vežbali na stacionarnom biciklu, jeli obrok sa mnogo šećera, pili neko alkoholno piće ili napitak sa kofeinom. Merenja iz flastera blisko su se podudarala sa merenjima prikupljenim u komercijalnim uređajima za praćenje, poput manžetne za krvni pritisak, merača krvnog laktata, glukometra i alkotesta.

Sledeći korak – bežični flaster

Tim naučnika iz San Diega već radi na novoj verziji flastera – onoj sa još više senzora jer postoje mogućnosti za nadgledanje drugih biomarkera, povezanih sa različitim bolestima, kako bi ovom uređaju dodali više kliničkih vrednosti. Takođe, plan im je da bude što manje elektronike. Trenutno senzor treba da bude povezan sa izvorom napajanja i sa stonom mašinom kako bi prikazao  očitavanja, a krajnji cilj im je da sve upakuju na flaster i učine ga bežičnim.