Patch transpiration flexible détecte multiples marqueurs de santé en temps réel

Des ingénieurs ont créé un patch de détection électronique flexible qui peut être cousu dans les vêtements pour analyser la sueur pour de multiples marqueurs. Le patch pourrait être utilisé pour diagnostiquer et surveiller des conditions de santé aiguës et chroniques ou pour surveiller la santé pendant la performance athlétique ou au travail. Le dispositif se compose de fils de détection spéciaux, de composants électroniques flexibles et de connectivité sans fil pour l'acquisition, le stockage et le traitement de 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 globales ; cependant, une compréhension plus détaillée de la santé, du stress et de la performance d'un individu est requise pour la collecte de données médicales ou des applications athlétiques 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 de la performance athlétique, de la sécurité au travail, du diagnostic clinique et de la gestion des conditions de santé chroniques.

Le dispositif patch effectue des mesures en temps réel de biomarqueurs importants présents dans la sueur, notamment les ions sodium et ammonium (électrolytes), le lactate (un métabolite) et l'acidité (pH). La plateforme de dispositif peut également incorporer 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 de stress, peut être utilisé pour évaluer le stress émotionnel ainsi que les fonctions métaboliques et immunitaires. Les athlètes pourraient surveiller une large gamme de marqueurs pendant l'effort physique pour aider à prédire les pics ou les baisses de performance pendant la compétition.

La capacité d'intégrer les capteurs dans les vêtements est rendue possible par des fils flexibles revêtus 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 de détection de pH est revêtu de polyaniline qui réagit à l'acidité, et ainsi de suite. Le réseau de capteurs à fils est intégré dans les vêtements ou un patch et connecté à un module de circuit miniature et un microprocesseur, avec capacité sans fil pour communiquer avec un smartphone.

Les chercheurs ont testé le dispositif sur des sujets humains, surveillant leur réponse électrolytique et métabolique pendant un exercice d'effort maximal sur vélos stationnaires. Les capteurs ont été capables de détecter la variation des niveaux d'analytes alors qu'ils montaient et descendaient, dans des intervalles de 5 à 30 secondes — 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'analytes qui pourraient être utilisés pour de futures études identifiant ces corrélations.