汗液健康监测仪可测量疾病标志物的水平
华盛顿州立大学的研究人员开发了一种可穿戴健康监测器，可以可靠地测量体力运动期间汗液中重要生化物质的含量。
3D 打印监视器有朝一日可以提供一种简单、非侵入性的方法来追踪健康状况并诊断常见疾病，如糖尿病、痛风、肾病或心脏病。
据《A Sensors》杂志报道，研究人员能够准确监测志愿者在运动过程中的葡萄糖、乳酸和尿酸水平以及出汗率。
“糖尿病是全球面临的一个主要问题，”华盛顿州立大学博士生、论文第一作者 Chuchu Chen 说道。“我认为 3D 打印可以为医疗保健领域带来改变，我想看看我们能否将 3D 打印与疾病检测方法结合起来，创造出这样的设备。”
为了验证概念，研究人员使用 3D 打印技术，通过独特的一步式制造工艺制作健康监测仪。研究人员使用单原子催化剂和酶反应来增强信号并测量生物标志物的低水平。监测仪上的三个生物传感器会改变颜色以指示特定的生化水平。
汗液中含有许多重要的代谢物，可以反映健康状况，但与血液采样不同，汗液检测是非侵入性的。汗液中的尿酸水平可以反映患痛风、肾病或心脏病的风险。葡萄糖水平可用于监测糖尿病，乳酸水平可用于指示运动强度。
“出汗率也是人们健康的重要参数和生理指标，”华盛顿州立大学机械与材料工程学院助理教授邱开燕说。
但研究人员指出，汗液中这些化学物质的含量极少，很难测量。虽然已经开发了其他汗液传感器，但它们非常复杂，需要专门的设备和专业知识来制造。这些传感器还必须具有柔韧性和可拉伸性。
华盛顿州立大学机械与材料工程学院研究教授 Annie Du 表示：“使用单原子催化剂来提高健康监测器的灵敏度和准确性是一种创新。” 邱教授和 Du 教授领导了这项研究。
研究人员开发的健康监测器由非常微小的通道组成，用于测量出汗率和生物标志物的浓度。邱说，由于它们是通过 3D 打印制造的，因此微通道不需要任何支撑结构，因此在拆除时可能会造成污染问题。
“我们需要测量生物标记物的微小浓度，因此我们不希望这些支撑材料存在或必须将其去除，”他说。“这就是为什么我们使用一种独特的方法来打印自支撑微流体通道。”
当研究人员将志愿者手臂上的监测器与实验室结果进行比较时，他们发现监测器能够准确可靠地测量化学物质的浓度以及出汗率。
虽然研究人员最初选择了三种生物标志物进行测量，但他们可以添加更多，并且可以定制生物标志物。这些监测器对志愿者来说也很舒适。
研究人员目前正在进一步改进设备的设计和验证。他们还希望将该技术商业化。华盛顿州立大学商业化办公室还提交了一份临时专利申请，以保护与该技术相关的知识产权。
这项工作由美国国家科学基金会和疾病控制与预防中心以及启动资金资助。
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