چالش های نسل بعدی پوشیدنی های زیست شیمیایی

دانشمندان باید ویژگی‌های انعطاف‌پذیری، توان کافی و دارورسانی را برای دسته‌ی نوظهور پوشیدنی‌های زیست شیمیایی بهبود دهند. با مجله‌ی فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

مهندسین نانوفناوری در دانشگاه کالیفرنیا ساندیگو، یک خال‌کوبی موقت را آزمایش کرده‌اند که سطح گلوکز موجود در مایعات بین سلول‌های پوستی بدن را استخراج و اندازه‌گیری می‌کند.
مهندسین نانوفناوری در دانشگاه University of California San Diego، یک خال‌کوبی موقت را آزمایش کرده‌اند که سطح گلوکز موجود در مایعات بین سلول‌های پوستی بدن را استخراج و اندازه‌گیری می‌کند.

برای دهه‌های متوالی گام‌شمارها قدم‌های ما را شمرده و تصویری از میزان تحرک ما ارائه کرده‌اند. بتازگی نیز ساعت‌های هوشمند نیز شروع به ردیابی مجموعه‌ی علائم حیاتی ما بصورت لحظه‌ای کرده‌اند. با این حال، دسته‌ی سومی از اطلاعات – افزون بر تحرک و علائم حیاتی – وجود دارد که می‌تواند توسط ابزارهای پوشیدنی کنترل شود: زیست‌ شیمی.

در واقع ابزارهای نظارت زیست شیمیایی لحظه‌ای مانند FreeStyle Libre موجود هستند که می‌توانند گلوکز خون را در افراد مبتلا به دیابت به مدت ۱۴ روز بطور همزمان و نسبتا محتاطانه‌ای کنترل کنند. اما Joseph Wang، استاد مهندسی نانوفناوری در دانشگاه California, San Diego فکر می‌کند که هنوز جای پیشرفت بیشتری در این زمینه وجود دارد. Wang در طی صحبت‌هایش در مورد پوشیدنی‌های زیست شیمیایی در نشست‌های دانشگاهی و پژوهشی هاروارد در ۱۴ نوامبر امسال، برخی از چالش‌های اصلی ساختن این پوشیدنی‌ها بصورت همه‌گیر و ساده‌ مثل Apple Watch را بیان کرد.

مشکلات اصلی پوشیدنی های زیست شیمیایی

Wang سه مشکل مهندسی را که باید برطرف شوند، شناسایی کرد: انعطاف‌پذیری، توان لازم و درمان‌رسانی. وی همچنین در مورد راه‌کارهای احتمالی که گروه تیم پژوهشی‌اش برای هر یک از این مشکلات شناسایی کرده است، بحث کرد.

شایان ذکر است که نحوه‌ی کار زیست سنج‌ها (که غلظت مواد شیمیایی در بافت را اندازه می‌گیرند) اغلب بسیار پیچیده هستند. استفاده از پوشیدنی‌های کوچک و ساده باعث سهولت در انجام زیست سنجش برای افراد نیازمند می‌شود، چه برای انجام یک آزمایش و چه برای نظارت بر سلامت آنها در دراز مدت.

پس چرا امروزه پوشیدنی‌های بیشتری قادر به انجام این کارها نیستند؟

ابتدا Wang در مورد این واقعیت بحث کرد که در حالی که دستگاه‌های الکتروشیمیایی تقریبا همیشه حجیم و سخت هستند، زیست شناسی نرم است. اگر می خواهید یک پوشیدنی نظارت‌کننده‌ی گلوکز را بر روی بدن خود قرار دهید، باید کوچک، قابل انعطاف‌ و مقاوم در برابر کشش در هنگام حرکت باشد. این امر به ویژه برای افراد مسن حائز اهمیت است. زیرا پوست آنها چروک و نازک‌تر از پوست افراد جوان است.

گروه پژوهشی Wang بسترهای پوشیدنی را توسعه داده است که ارتباط بسیاری با خال‌کوبی‌های موقتی دارد. به طور کلی، ایده این است که مدارهای پوشیدنی را روی یک ساختار موقت خال‌کوبی-مانند چاپ کرده و همه چیز را مستقیما روی پوست اعمال کرد. Wang نوعی خال‌کوبی‌های پوشیدنی به همراه مدارهایشان را نشان داد که می‌توانند بدون پارگی یا شکستگی تا ۲۰۰ یا ۳۰۰ درصد کشیده شوند. درصورتی که وقوع یک شکستگی اجتناب ناپذیر باشد، این گروه پژوهشی در حال کشف موادی هستند که در صورت پاره‌شدن نیز می‌توانند خود را ترمیم کنند.

کاربردهای متنوع تر

Wang افزود: فراتر از اندازه‌گیری میزان گلوکز موجود در عرق برای مبتلایان به دیابت‌، استفاده از چنین وسیله‌ای برای نظارت بر میزان الکل عرق نیز ممکن است. میزان الکل موجود در عرق به خوبی با میزان الکل خون مطابقت دارد. بنابراین یک زیست سنج الکل عرق اضافی می‌تواند روشی آسان و غیر تهاجمی (بدون زخم) برای برآورد مداوم میزان الکل خون باشد. بدون آنکه شخص نیاز داشته باشد تا به طور مداوم در یک تحلیلگر تنفسی بدمد! Wang همچنین به پژوهش‌ها در مورد سامانه‌های تشخیص ملانوما (melanoma) اشاره کرد که می‌تواند سطح آنزیم تایروزیناز (tyrosinase) را در خال‌های پوستی مشکوک بررسی کند.

توان نیز ورودی مهمی برای هر فناوری پوشیدنی است. یک وسیله‌ی بی‌سیم با توان کم اصلا مطلوب نیست و دستگاه‌های خال‌کوبی که Wang در مورد آن صحبت می‌کند تنها با داشتن باتری‌هایی کوچک مناسب است. او فکر می‌کند که توان مورد نیاز چنین وسایلی را می‌توان از آنچه که وی به عنوان سوخت‌های زیستی نام می‌برد، تأمین کرد – مانند لاکتات (نمک یا استر لاکتیک اسید) موجود در عرق انسان.

پوشیدنی‌های پیشرفته‌تر زیست شیمیایی افزون بر حسگر بودن، می‌توانند خودشان داروها یا مواد شیمیایی را نیز تحویل دهند. Wang این را یک رویکرد “حس/عمل/درمان” نامید. یعنی جایی که یک دستگاه قادر به انجام آزمایش سنجش و همچنین تحویل داروی مورد نیاز زیر جلدی از طریق میکروسوزن‌ها باشد. او به علاقه‌ی ارتش آمریکا برای ساخت بسته‌ای برای سربازان اشاره کرد که برطبق نوع بیماری که حسگر پوشیدنی تشخیص داده است، می‌تواند چندین دارو را از طریق میکروسوزن تزریق کند. هرچند که چنین وسیله‌ای برای هر شخصی که نیاز به تزریق منظم دارو داشته باشد، به همان اندازه مفید خواهد بود. ٰ

و اما آینده ی پیش رو

ایده‌هایی که Wang در مورد آن بحث کرده است، هنوز از بعضی جهات بسیار دور از دسترس هستند. اما او و گروهش بیش از یک دهه است که این پژوهش‌ها را انجام می‌دهند. برخی از ایده‌هایی که آنها پیشنهاد کرده‌اند اکنون به شرکت‌ها راه پیدا کرده‌اند. مانند یک محافظ دهان که می‌تواند علائم سلامتی در بزاق را کنترل کند. Wang خاطرنشان کرد که یکی از دلایل اصلی که باعث شده است هنوز شاهد حضور دستگاه‌های کنترل زیست شیمیایی نباشیم، صرفاً به این خاطر است که آزمایش‌های بالینی مورد نیاز اداره‌ی غذا و داروی آمریکا برای تکمیل مدت زمان زیادی نیاز دارند.


بیشتر بخوانید:
» Fossil HR، یک ساعت هیبریدی با صفحه نمایش همیشه روشن
» پیشگیری از آسیب فیزیکی با ردیاب سلامت Honor Band 5 Sport
» Fitbit Charge 3 در یک نگاه


منبع: IEEESpectrum
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *