Новый датчик Tootsie Roll может контролировать состояние здоровья

blank

В новом исследовании, опубликованном в ACS Applied Materials & Interfaces , ученые из Корейского университета превратили конфеты Tootsie Roll в датчик здоровья на основе шалфея, который может отслеживать состояние овуляции и состояние почек.

Учитывая потребности в энергопотреблении, новые материалы и множество других высокоэффективных показателей, медицинские средства диагностики, изобретенные в развитых странах, часто несовместимы в областях с ограниченными ресурсами. В этих местах даже одноразовые диагностические тесты непрактичны для медицинских работников или пациентов из-за затрат и утилизации отходов.

Первым шагом исследователей было превратить Tootsie Roll в интерфейс электрод-жидкость для измерения проводимости слюны. Они сплющили Tootsie Roll и вдавили трещины в его поверхность в виде заштрихованного рисунка, который, как они надеялись, должен был удерживать и содержать образец слюны. Затем они вставили две тонкие многоразовые алюминиевые трубки, которые действовали как электрические контакты, подключив ледяной электрод в цепь с источником тока и детектором выходного напряжения.

«Отличительной чертой надежного электронного компонента является стабильная частотная характеристика при нескольких запусках и выборках», — пояснили ученые.

Чтобы продемонстрировать это, дуэт использовал физиологический раствор и искусственную слюну для проверки частотной и температурной характеристики леденцового электрода. Результаты показали достаточную общую проводимость, хорошее выходное напряжение и лишь незначительные колебания температуры в соответствии с выходным напряжением.

Важно отметить, что эти тесты установили предел обнаружения 1630 проводимости / сантиметр (мкСм), который исследователи затем использовали в предварительных тестах для диагностики овуляции и заболеваний почек.

Согласно  литературе, проводимость слюны здорового взрослого человека составляет около 3500 мкСм / см. Это число снижается на 10–30% для женщин в дни, предшествующие овуляции, в результате чего большинство женщин находятся в диапазоне от 2450 до 3150 мкСм / см.

«Учитывая предел обнаружения, электрод Tootsie Roll сможет измерять слюну с пониженной проводимостью», — пишут исследователи в своем исследовании. «Кроме того, электрод из мягкой карамели определенно сможет различать удельную проводимость слюны от 3500 и 2450 мкСм / см (снижение на 30%), что означает, что, хотя он может работать не для всех, как и все медицинские устройства, существует определенный сегмент бенефициаров ».

Аналогичным образом было показано, что пациенты с хроническим заболеванием почек имеют стабильно высокую проводимость слюны до 13000 мкСм / см по сравнению со здоровыми взрослыми. Используя экстраполированные цифры, исследователи подтвердили, что электрод Tootsie Roll также может легко обнаружить хронические проблемы с почками.

Хотя испытания электродов Tootsie Roll на реальных образцах людей все еще необходимы, исследователи настроены оптимистично, заявляя, что их результаты открывают возможность для малоотходных, недорогих электрохимических датчиков и схем, подходящих для использования в клинических условиях с ограниченными ресурсами.

«Это исследование открыло совершенно новый класс электронных материалов и повысило восприятие мягких конфет от неприметного обычного кондитерского изделия до съедобного, формуемого, надежного электрического проводника с высоким сопротивлением и стабильной границей раздела электрод-жидкость», — заключили исследователи. «С дальнейшими соответствующими модификациями будущие возможности могут включать съедобные электрохимические сенсоры и биосенсоры, а также съедобные схемы».

Поделиться

Источник