Une étude de validation de principe montre que le moniteur de santé de la sueur peut mesurer les niveaux de marqueurs de maladie

Un moniteur de santé portable développé par des chercheurs de l'Université de l'État de Washington peut mesurer de manière fiable les niveaux de substances biochimiques importantes présentes dans la sueur pendant l'exercice physique.

Le moniteur imprimé en 3D pourrait un jour constituer un moyen simple et non invasif de suivre les problèmes de santé et de diagnostiquer des maladies courantes, telles que le diabète, la goutte, les maladies rénales ou les maladies cardiaques.

Dans une étude publiée dans la revue Capteurs ACSles chercheurs ont pu surveiller avec précision les niveaux de glucose, de lactate et d'acide urique des volontaires ainsi que leur taux de transpiration pendant l'exercice.

“Le diabète est un problème majeur dans le monde”, a déclaré Chuchu Chen, titulaire d'un doctorat à la WSU. étudiant et premier auteur de l'article. “Je pense que l'impression 3D peut faire une différence dans le domaine des soins de santé, et je voulais voir si nous pouvions combiner l'impression 3D avec des méthodes de détection de maladies pour créer un appareil comme celui-ci.”

Pour leur moniteur de santé de validation de principe, les chercheurs ont utilisé l’impression 3D pour fabriquer les moniteurs de santé selon un processus de fabrication unique en une seule étape. Les chercheurs ont utilisé un catalyseur à un seul atome et des réactions enzymatiques pour améliorer le signal et mesurer les faibles niveaux de biomarqueurs. Trois biocapteurs sur le moniteur changent de couleur pour indiquer les niveaux biochimiques spécifiques.

La sueur contient de nombreux métabolites importants qui peuvent indiquer des problèmes de santé, mais contrairement aux prélèvements sanguins, elle est non invasive. Les niveaux d'acide urique dans la sueur peuvent indiquer le risque de développer la goutte, une maladie rénale ou une maladie cardiaque. Les niveaux de glucose sont utilisés pour surveiller le diabète et les niveaux de lactate peuvent indiquer l'intensité de l'exercice.

“Le taux de transpiration est également un paramètre important et un indicateur physiologique pour la santé des personnes”, a déclaré Kaiyan Qiu, professeur adjoint Berry à l'école de génie mécanique et des matériaux de la WSU.

Mais la quantité de ces produits chimiques dans la sueur est infime et peut être difficile à mesurer, ont noté les chercheurs. Bien que d’autres capteurs de sueur aient été développés, leur fabrication est complexe et nécessite un équipement et une expertise spécialisés. Les capteurs doivent également être flexibles et extensibles.

“Il est nouveau d'utiliser des catalyseurs à atome unique pour améliorer la sensibilité et la précision du moniteur de santé”, a déclaré Annie Du, professeure de recherche à l'École de génie mécanique et des matériaux de la WSU. Qiu et Du ont dirigé l'étude.

Le moniteur de santé développé par les chercheurs est constitué de très petits canaux permettant de mesurer le taux de transpiration et la concentration des biomarqueurs. Comme ils sont fabriqués par impression 3D, les micro-canaux ne nécessitent aucune structure de support, ce qui peut entraîner des problèmes de contamination lors de leur retrait, a déclaré Qiu.

“Nous devons mesurer les infimes concentrations de biomarqueurs, nous ne voulons donc pas que ces matériaux de support soient présents ou que nous devions les supprimer”, a-t-il déclaré. “C'est pourquoi nous utilisons une méthode unique pour imprimer les canaux microfluidiques autoportants.”

Lorsque les chercheurs ont comparé les moniteurs placés sur les bras des volontaires aux résultats de laboratoire, ils ont constaté que leur moniteur mesurait avec précision et fiabilité la concentration des produits chimiques ainsi que le taux de transpiration.

Alors que les chercheurs ont initialement choisi trois biomarqueurs à mesurer, ils peuvent en ajouter d’autres et les biomarqueurs peuvent être personnalisés. Les moniteurs étaient également confortables à porter pour les volontaires.

Les chercheurs travaillent désormais à améliorer encore la conception et la validation du dispositif. Ils espèrent également commercialiser cette technologie. Le Bureau de commercialisation du WSU a également déposé une demande de brevet provisoire pour protéger la propriété intellectuelle associée à cette technologie.