Kluczową innowacją w systemie IREM-W2MS3 (pełna nazwa: In-Situ Regeneratable, Environmentally Stable, Multimodal, Wireless, Wearable Molecular Sweat Sensing System) jest jego unikalny sposób zasilania i utrzymania dokładności. Zapomnijmy o konieczności ładowania czy wymiany baterii – ten elastyczny plaster skórny czerpie energię bezprzewodowo. Wykorzystuje w tym celu pole elektromagnetyczne emitowane przez smartfon lub mały czytnik noszony na nadgarstku, co umożliwia technologia komunikacji bliskiego zasięgu (NFC).
Prawdziwym przełomem, na który czekaliśmy, jest jednak zdolność sensora do samodzielnej regeneracji. W przeciwieństwie do istniejących biosensorów, których powierzchnie z czasem ulegają zanieczyszczeniu nagromadzonymi molekułami, IREM-W2MS3 potrafi się “oczyścić”. Poprzez zastosowanie niskiego napięcia, urządzenie aktywnie odświeża swoją warstwę sensoryczną, usuwając cząsteczki, które w innym przypadku obniżałyby precyzję pomiarów. Zdolność regeneracyjna IREM-W2MS3 rozwiązuje jedną z największych przeszkód w długoterminowym biosensingu noszonym, którą jest utrata wydajności powierzchni sensorów po wielokrotnych pomiarach z powodu molekuł związanych z warstwą sensoryczną
– wyjaśnia Rahim Esfandyar-pour, starszy autor badania, którego wyniki opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Nature Biomedical Engineering.
Cztery biomarkery pod kontrolą: Pełny obraz zdrowia
Co dokładnie mierzy ten inteligentny plaster? System IREM-W2MS3 jednocześnie śledzi stężenia czterech kluczowych biomarkerów w pocie. Każdy z nich dostarcza cennych informacji o stanie organizmu:
- Kortyzol: wskaźnik stresu.
- Glukoza: istotna dla monitorowania metabolizmu i cukrzycy.
- Mleczan: odzwierciedla wysiłek fizyczny.
- Mocznik: związany z funkcją nerek.
Dzięki bezinwazyjnemu pobieraniu potu i możliwości ciągłego monitorowania, ten sensor otwiera drzwi do śledzenia stanu zdrowia w codziennym życiu, eliminując potrzebę częstych wizyt w klinikach czy inwazyjnych badań krwi.
Stabilność i “pot na żądanie”: IREM-W2MS3 działa w każdych warunkach
Dotychczasowe urządzenia noszone często zawodziły w trudnych warunkach środowiskowych. IREM-W2MS3 rozwiązuje ten problem, integrując ulepszenia w zakresie stabilności. Oznacza to, że jest on zdolny do funkcjonowania w zmieniających się warunkach temperatury, wilgotności i pH. Co więcej, jego skuteczność została potwierdzona w testach – urządzenie pracowało nieprzerwanie przez 21 dni bez zauważalnej degradacji sygnału. To dowód na jego niezawodność i potencjał do długoterminowego zastosowania poza laboratorium.
Innym, równie istotnym osiągnięciem, jest zdolność sensora do wywoływania produkcji potu na żądanie. Wiele testów biochemicznych wymaga aktywnego pocenia się, co często wiąże się z koniecznością wysiłku fizycznego. IREM-W2MS3 eliminuje ten problem. Poprzez aktywację specjalnego hydrożelu za pomocą bezprzewodowego transferu energii, system może samodzielnie zainicjować wydzielanie potu, gdy tylko zajdzie potrzeba dokonania pomiaru.
Przyszłość monitorowania zdrowia jest tu i teraz
Łącząc w sobie innowacje takie jak samoregeneracja, bezprzewodowe zasilanie, zdolność do pomiaru wielu biomarkerów jednocześnie oraz stabilność środowiskową, IREM-W2MS3 ma potencjał, by uczynić długoterminowe monitorowanie zdrowia znacznie bardziej praktycznym. Naukowcy sugerują, że może on znaleźć zastosowanie w zarządzaniu takimi schorzeniami jak cukrzyca, zaburzenia stresowe, choroby nerek, a także w ogólnym monitorowaniu metabolizmu.
Zespół z UC Irvine złożył już wniosek patentowy za pośrednictwem biura Beall Applied Innovation i aktywnie pracuje nad dalszym rozwojem oraz ewentualną komercjalizacją tego przełomowego rozwiązania. To krok milowy w kierunku medycyny spersonalizowanej, dostępnej na wyciągnięcie ręki, a właściwie… na skórze.
