首先,目前已经有多种皮肤贴片可以检测佩戴者汗液中的生物标记化学物质。这些化学物质在汗液中的浓度与血液中的浓度相关。
虽然这些贴片确实可以无痛替代针刺采血,但它们要求患者在跑步机上跑步或进行其他类型的剧烈运动,从而出一身汗。这些活动通常必须在诊所进行,而且并不是每个人都能进行这些活动,例如婴儿和行动不便的人。
一种替代方法是使用背带式装置,通过温和的电流刺激汗腺排汗。不过,这些装置往往相对庞大、复杂和昂贵,而且必须由训练有素的人员在临床环境中使用和操作。
据称,这种新型可穿戴设备结合了这两种系统的优点,而没有缺点。它由韩国科学技术院(KIST)和伊利诺伊州西北大学的科学家共同开发。
这种独立的设备是一个小巧灵活的矩形贴片,贴在病人的皮肤上。它包含电池、两个电极、集成电路、微流体通道和比色传感器等组件。在其粘合剂的底部有两部分水凝胶,其中含有一种名为皮洛卡平(pilocarpine)的药物。
通电后,贴片的电极会向水凝胶输送微弱的电流。这将触发凝胶中的皮洛卡品刺激邻近皮肤的汗腺,使其释放汗液。汗液通过毛细管作用流经微流控通道,最后进入比色传感器顶部的小储液器中。如果汗液中含有特定的生物标志物,传感器就会变色。贴片上的窥视孔允许患者在自己家中贴上贴片并进行正常活动后,自己查看传感器。
在对该技术的测试中,一批贴片被贴在了已经被诊断出患有囊性纤维化的婴儿身上。结果发现,这种设备能检测出氯化物水平的升高,而氯化物是该疾病的一个可靠指标,准确率超过 98%。这一数字与传统的医院汗液分析系统对相同婴儿的检测准确率相当。
事实证明,这种贴片还能准确检测出汗中明显的锌和铁浓度,而锌和铁是已知的囊性纤维化相关营养不良的生物标志物。
"我们不仅解决了现有诱导出汗方法的局限性,还在临床研究中取得了成功,使我们离商业化更近了一步,"与 KIST 的 Kim Joohee 博士共同领导这项研究的西北大学 John A. Rogers 教授说。"我们计划在未来开展大规模临床研究和商业化,包括成人临床研究和商业化"。
有关这项研究的论文最近发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上。