Группа исследователей под руководством Хуаньюй «Ларри» Ченга, доцента Мемориала Джеймса Л. Хендерсона-младшего по инженерным наукам и механике (ESM) в Пенсильванском университете, создала высокочувствительный и экономичный датчик для лучшего контроля концентрации. в поту или моче содержится дофамин и тирозин, нейромедиатор и аминокислота, присутствующие в мозге.
Концентрация дофамина и тирозина в организме, которые влияют на эмоции и поведение человека, может отражать состояние пациентов с неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона, шизофрения, болезнь Альцгеймера и ипохондрия.
По словам Ченга, новый датчик потенциально может помочь в лечении этих заболеваний, предоставляя данные о состоянии пациента в режиме реального времени, чтобы более точно лечить его обезболивающими, такими как парацетамол.
Исследователи, в том числе соавтор Цзя Чжу, бывший докторант Пенсильванского университета в области ESM, а сейчас доцент в Университете электронных наук и технологий Китая, опубликовали свою работу в журнале Small .
Penn State News рассказала Ченгу о последствиях этой работы.
Почему вы лично заинтересованы в разработке решений для пациентов с неврологическими заболеваниями?
Ченг: Хотя пожилые люди подвергаются высокому риску неврологических расстройств, наша команда также общалась со многими представителями молодого поколения, страдающими от этих заболеваний. Помимо скрининга заболеваний, подтверждения диагноза и оценки лечения, мониторинг биомаркеров в биологических жидкостях может помочь в оценке различных физиологических и поведенческих процессов в нервной системе, таких как восприятие, движение, обучение, память и эмоции. Мы заинтересованы в разработке неинвазивных носимых датчиков для мониторинга состояния людей по мере их старения.
Можете ли вы описать материалы и то, как они используются для обнаружения биомаркеров?
Диоксид титана (TiO 2 ), обладающий отличной биосовместимостью и высокой реакционной способностью, может быть отличным сенсорным материалом для обнаружения биомаркеров, таких как дофамин и тирозин, в поту или моче. Используя осаждение с помощью полимера, можно эффективно и с низкими затратами получить высококачественную пленку TiO 2 .
На пленку TiO 2 можно нанести рисунок с помощью лазерного скрайбирования и перенести на гибкие или растягивающиеся подложки, такие как углеродная ткань, в качестве рабочих электродов в электрохимическом датчике, а затем нанести на чувствительную платформу, такую как кожный пластырь или умный подгузник.
Можете ли вы описать преимущества использования кожного пластыря или интеллектуального датчика подгузника вместо традиционных методов измерения биомаркеров, таких как анализы крови?
Забор крови не может выполняться на постоянной основе и обеспечивает только моментальные снимки измерений. Электрохимическое обнаружение пота можно использовать для мониторинга метаболитов и лекарств на месте. Анализ мочи обеспечивает быстрый и удобный метод контроля физиологического состояния маломобильных пациентов для своевременного лечения при необходимости.
Согласно статье, электрохимический датчик потенциально может быть интегрирован в умный подгузник для обнаружения следовых количеств дофамина. Что такое умные подгузники и какую пользу они принесут пациентам с ограниченной подвижностью?
Интеграция гибкого электрохимического датчика и беспроводного модуля в одноразовый подгузник создает «умный» подгузник, который позволяет в режиме реального времени и по беспроводной сети анализировать концентрацию дофамина в моче, а также динамику смачивания.
Взрослые с ограниченной подвижностью, такие как пожилые люди или те, кто восстанавливается после хирургических операций, могут получить пользу от быстрого измерения уровня дофамина для диагностики заболеваний, скрининга или оценки. Благодаря гибкому тонкому материалу датчиков умный подгузник не вызывает дискомфорта и сыпи после дня использования.
