Ny bærbar sensor sporer C-vitaminniveauer i sved

Et hold ved University of California San Diego har udviklet en bærbar, ikke-invasiv C-vitaminsensor, der kunne give en ny, meget personlig mulighed for brugere til at spore deres daglige ernæringsindtag og diætoverholdelse. Undersøgelsen blev offentliggjort den 18. maj, 2020 udgave af ACS sensorer .

"Bærbare sensorer har traditionelt været fokuseret på deres brug til at spore fysisk aktivitet, eller til overvågning af sygdomspatologier, som ved diabetes, " sagde førsteforfatter Juliane Sempionatto, en ph.d. Kandidat i nanoteknik i Joseph Wangs laboratorium ved UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Dette er den første demonstration af at bruge en enzymbaseret tilgang til at spore ændringer i niveauet af et nødvendigt vitamin, og åbner en ny grænse inden for wearable device arenaen."

"Bærbare sensorer er sjældent blevet overvejet til præcis ernæring, "sagde Joseph Wang, en professor i nanoteknik og direktør for Center of Wearable Sensors ved UC San Diego.

Hvorfor C-vitamin er vigtigt

C-vitamin er en vigtig kostkomponent, da det ikke kan syntetiseres af den menneskelige krop og skal fås gennem vores mad eller via vitamintilskud. Vitaminet er vigtigt for at understøtte immunforsvaret og kollagenproduktionen, en vital spiller inden for sårheling, samt forbedring af jernoptagelsen fra plantebaserede fødevarer. Igangværende forskning undersøger, hvorvidt vitaminets rolle som antioxidant kan understøtte dets brug til behandling af sygdomme som kræft og hjertesygdomme.

Det mest presserende, vitaminet er ved at blive undersøgt i adskillige kliniske forsøg for dets potentiale til at understøtte helbredelse fra COVID-19, sygdommen forårsaget af det nye SARS-CoV-2-virus. En håndfuld tidligere undersøgelser har forbundet høje doser af C-vitamin, sammen med andre behandlinger, til reduceret dødelighed hos patienter med sepsis og, i et studie, akut respiratory distress syndrome (ARDS) - begge almindelige tilstande, der ses i alvorlige tilfælde, hvor patienter med COVID-19 kræver intensiv pleje og intubation.

Hvis C-vitamin hjælper patienter med at komme sig over sygdommen, en sådan bærbar sensor kan hjælpe læger og helbredende patienter med at spore deres C-vitaminniveauer under behandling og restitution, giver sundhedsudbydere mulighed for præcist at tilpasse vitamintilskud til at matche en patients behov.

Den bærbare enhed

Den nye bærbare enhed består af et selvklæbende plaster, der kan påføres en brugers hud, indeholdende et system til at stimulere sveden og en elektrodesensor designet til hurtigt at registrere C-vitamin niveauer i sved. For at gøre det, anordningen omfatter fleksible elektroder indeholdende enzymet ascorbatoxidase. Når C-vitamin er til stede, enzymet omdanner det til dehydroakrobinsyre, og det resulterende forbrug af ilt genererer en strøm, der måles af enheden.

In vitro-test og -test hos fire mennesker, der havde indtaget C-vitamintilskud og C-vitaminholdige frugtsaft, viste, at enheden var meget følsom over for at detektere ændringer i vitaminets niveauer og dynamik, når den spores over to timer. Forskerne testede også elektrodedetektorens evne til at opdage temporale C-vitaminændringer i tårer og spyt, demonstrerer dets tværfunktionalitet. Forskelle observeret i vitamin C-dynamikken på tværs af forskellige menneskelige forsøgspersoner indikerer, at enheden har lovende for personlige ernæringsapplikationer.

"Ultimativt, denne form for anordning ville være værdifuld til at understøtte adfærdsændringer omkring kost og ernæring, " sagde Sempionatto. "En bruger kunne spore ikke kun C-vitamin, men andre næringsstoffer - et multivitaminplaster, hvis du vil. Dette er et felt, der vil fortsætte med at vokse hurtigt." UC San Diego-teamet samarbejder tæt med en stor global ernæringsvirksomhed DSM om brugen af ​​bærbare sensorer til personlig ernæring.

"På trods af den hurtige udvikling af bærbare biosensorer, disse enheders potentiale til at guide personlig ernæring er endnu ikke blevet rapporteret, " sagde Wang. "Jeg håber, at det nye epidermale plaster vil lette brugen af ​​bærbare sensorer til ikke-invasive ernæringsstatusvurderinger og sporing af næringsstofoptagelse mod at opdage og korrigere ernæringsmangler, vurdering af tilslutning til vitaminindtag, og støtte ændring af kostadfærd."

Med det presserende behov for at udvikle nye behandlinger for COVID-19, teamet leder også efter måder til hurtigt at få denne teknologi ind i et klinisk miljø, i tilfælde af, at C-vitamin viser sig at være en nyttig behandling af sygdommen.