Detecção de marcadores de saúde em sensores de suor vestíveis e baseados em fios

Os engenheiros criaram um remendo de sensor eletrônico flexível que pode ser costurado em roupas para analisar o suor em busca de vários marcadores. O adesivo pode ser usado para diagnosticar e monitorar condições de saúde agudas e crônicas ou para monitorar a saúde durante o desempenho atlético ou no local de trabalho. O dispositivo consiste em fios de detecção especiais, componentes eletrônicos flexíveis e conectividade sem fio para aquisição, armazenamento e processamento de dados em tempo real.

Os monitores de saúde típicos do consumidor podem rastrear frequência cardíaca, temperatura, glicose, distância percorrida e outras medições brutas; no entanto, uma compreensão mais detalhada da saúde, estresse e desempenho de um indivíduo é necessária para a coleta de dados médicos ou aplicações atléticas ou militares de alto desempenho. Em particular, marcadores metabólicos, como eletrólitos e outras moléculas biológicas, fornecem um indicador mais direto da saúde humana para avaliação precisa do desempenho atlético, segurança no local de trabalho, diagnóstico clínico e gerenciamento de condições crônicas de saúde.

O dispositivo patch realiza medições em tempo real de biomarcadores importantes presentes no suor, incluindo íons sódio e amônio (eletrólitos), lactato (um metabólito) e acidez (pH). A plataforma do dispositivo também pode incorporar uma ampla gama de sensores capazes de rastrear quase todos os marcadores presentes no suor. As medidas tomadas podem ter aplicações diagnósticas úteis:o sódio do suor pode indicar o estado de hidratação e o desequilíbrio eletrolítico em um corpo; a concentração de lactato pode ser um indicador de fadiga muscular; os níveis de íons cloreto podem ser usados ​​para diagnosticar e monitorar a fibrose cística; e cortisol, um hormônio do estresse, pode ser usado para avaliar o estresse emocional, bem como as funções metabólicas e imunológicas. Os atletas podem monitorar uma ampla gama de marcadores durante o esforço físico para auxiliar na previsão de picos ou declínios de desempenho durante a competição.

A capacidade de integrar os sensores em roupas é possibilitada por fios flexíveis revestidos com tintas condutoras. Diferentes revestimentos alteram a funcionalidade das roscas; por exemplo, o lactato pode ser detectado revestindo um fio com um material de detecção enzimática incorporando a enzima lactato oxidase. Um fio de detecção de pH é revestido com polianilina que responde à acidez e assim por diante. O conjunto de sensores de rosca é integrado à roupa ou a um patch e conectado a um módulo de circuito em miniatura e microprocessador, com capacidade sem fio para se comunicar com um smartphone.

Os pesquisadores testaram o dispositivo em seres humanos, monitorando sua resposta de eletrólitos e metabólitos durante um exercício de esforço máximo em bicicletas ergométricas. Os sensores foram capazes de detectar a variação nos níveis de analito à medida que se moviam para cima e para baixo, em intervalos de 5 a 30 segundos - suficientes para a maioria das necessidades de rastreamento em tempo real. O estudo estabeleceu que o sensor foi capaz de detectar padrões consistentes de expressão do analito que poderiam ser usados ​​para estudos futuros identificando essas correlações.