Détection des marqueurs de santé dans les capteurs de sueur portables basés sur le fil

Les ingénieurs ont créé un patch de détection électronique flexible qui peut être cousu dans les vêtements pour analyser la transpiration pour plusieurs marqueurs. Le patch pourrait être utilisé pour diagnostiquer et surveiller des problèmes de santé aigus et chroniques ou pour surveiller la santé lors de performances sportives ou professionnelles. L'appareil se compose de fils de détection spéciaux, de composants électroniques flexibles et d'une connectivité sans fil pour l'acquisition, le stockage et le traitement des données en temps réel.

Les moniteurs de santé grand public typiques peuvent suivre la fréquence cardiaque, la température, le glucose, la distance de marche et d'autres mesures brutes ; cependant, une compréhension plus détaillée de la santé, du stress et des performances d'un individu est nécessaire pour la collecte de données médicales ou les applications sportives ou militaires de haute performance. En particulier, les marqueurs métaboliques, tels que les électrolytes et d'autres molécules biologiques, fournissent un indicateur plus direct de la santé humaine pour une évaluation précise des performances sportives, de la sécurité au travail, du diagnostic clinique et de la gestion des maladies chroniques.

Le dispositif de patch effectue des mesures en temps réel d'importants biomarqueurs présents dans la sueur, notamment les ions sodium et ammonium (électrolytes), le lactate (un métabolite) et l'acidité (pH). La plate-forme de l'appareil peut également intégrer une large gamme de capteurs capables de suivre presque tous les marqueurs présents dans la sueur. Les mesures prises peuvent avoir des applications diagnostiques utiles :le sodium de la sueur peut indiquer l'état d'hydratation et le déséquilibre électrolytique dans un corps; la concentration de lactate peut être un indicateur de fatigue musculaire; les niveaux d'ions chlorure peuvent être utilisés pour diagnostiquer et surveiller la fibrose kystique ; et le cortisol, une hormone du stress, peut être utilisé pour évaluer le stress émotionnel ainsi que les fonctions métaboliques et immunitaires. Les athlètes pouvaient surveiller un large éventail de marqueurs pendant l'effort physique pour aider à prédire les pics ou les baisses de performance pendant la compétition.

La possibilité d'intégrer les capteurs dans les vêtements est rendue possible par des fils souples enduits d'encres conductrices. Différents revêtements modifient la fonctionnalité des fils; par exemple, le lactate peut être détecté en revêtant un fil avec un matériau de détection enzymatique incorporant l'enzyme lactate oxydase. Un fil sensible au pH est recouvert de polyaniline qui réagit à l'acidité, etc. Le réseau de capteurs de fil est intégré dans un vêtement ou un patch et connecté à un module de circuit miniature et à un microprocesseur, avec une capacité sans fil pour communiquer avec un smartphone.

Les chercheurs ont testé l'appareil sur des sujets humains, en surveillant leur réponse électrolytique et métabolite lors d'un exercice d'effort maximal sur des vélos stationnaires. Les capteurs ont pu détecter les variations des niveaux d'analyte au fur et à mesure qu'ils montaient et descendaient, dans des intervalles de 5 à 30 secondes, ce qui est suffisant pour la plupart des besoins de suivi en temps réel. L'étude a établi que le capteur était capable de détecter des modèles cohérents d'expression d'analyte qui pourraient être utilisés pour de futures études identifiant ces corrélations.