Macht eine revolutionäre biosensor nimmt Blut, Schweiß und Tränen. Und die Speichel -, natürlich.
Universität von Cincinnati-professor Jason Heikenfeld untersucht das Potenzial dieser und anderer biofluids zu testen, die menschliche Gesundheit, die mit winzigen, tragbaren sensoren für die Fachzeitschrift Nature Biotechnology.
Heikenfeld entwickelt wearable-Technologie in seinem Roman Device Labs in UC ‚ s College of Engineering und Applied Science. Seinem Labor im letzten Jahr wurde der weltweit erste kontinuierlich-Gerät testen, dass Proben, die den Schweiß effektiv wie Blut, aber in einer nicht-invasive Art und Weise und über viele Stunden hinweg.
„Letztlich, technologische Fortschritte in den wearables sind beschränkt durch die menschliche Biologie selbst“, so die Studie.
Bemerkenswert ist, dass viele der Innovationen im Bereich der Biosensoren und Schweiß-Technologie entwickelt wurden, in Cincinnati. Die erste glucose monitor diabetes kommerzialisiert wurde in der region. Der Erfinder des weltweit ersten Antitranspirant, genannt Odorono, war ein Cincinnati Arzt namens Abraham Murphey.
„Wir haben so eine starke Geschichte in diesem Bereich hier. Es ist wirklich faszinierend,“ Heikenfeld sagte.
Heikenfeld credits, die harte Arbeit von seinem team für die Labor-Erfolg.
„Wir können zu weit gehen und hier schnell,“ Heikenfeld sagte. „Sind wir in Resonanz mit einer bestimmten Art von student. So viel wie wir haben brillante Fakultät an der UC, wenn wir nicht talentierte Studenten hier, die diese Technologie nicht existieren würden. Wir würden nur reden theoretisch über das Potenzial.“
In der Natur Artikel, Heikenfeld wurden vier Wellen der Entdeckung, wenn es um die Prüfung der menschlichen Gesundheit. Zunächst begannen die ärzte Zeichnung und Versandkosten Blut labs in eine invasive, Zeit-und arbeitsaufwändige Verfahren, die den Patienten noch durch heute.
Ab etwa den 1980er Jahren Forscher, darunter wegweisende UC engineering professor Chong Ahn, entwickelte point-of-care-Labor-tests, die erlaubt, ärzte zu bekommen, sofortige Ergebnisse. Statt der Versand der Proben an ein Labor, ärzte könnten die test-Proben selbst mit kleinen Selbstversorger-Geräte.
„Dr. Ahn hat an der Spitze der Entwicklung dieser point-of-care-Geräten“, sagt Heikenfeld sagte.
Nun, Heikenfeld gesagt, wir sind mitten in der Dritten Welle — kontinuierliche Zustandsüberwachung mit tragbaren Geräten wie diejenigen entwickelt, die an der UC. Diese liefern Daten über die Zeit, so dass ärzte verfolgen können, Gesundheit, trends, anstatt sich auf die Momentaufnahme, die ein single-Blut-test.
„Das ist super mächtig, weil es mir sagt, bin ich besser? Bin ich schlechter?“ Heikenfeld sagte.
Schließlich wird das Feld finden Sie unter Geräte in den Körper implantiert, für die Langzeit-Diagnose oder monitoring, sagte er. Aber die ersten Forscher erstellen müssen, die robuste sensoren, die eine präzise information über einen viel längeren Zeitrahmen.
„Das ist die große Herausforderung“, Heikenfeld sagte. „Sensoren sind chemisch reaktive selbst. Damit Sie nicht die letzten.“
Nach Prüfung der Verwendung von Speichel, Tränen und in der Zwischenzellflüssigkeit, Heikenfeld Verträge in der Natur – Artikel, der Schweiß hält die meisten Versprechen für die nicht-invasive Tests, denn es bietet ähnliche Informationen wie Blut und dessen Sekretion rate gesteuert werden kann und gemessen werden.
In seinem Roman Device Lab an der UC Heikenfeld und seine Schüler haben neue sensoren, die auf einem wearable-patch die Größe eines Band-Aid, regt Schweiß, auch wenn ein patient kühlen und ruhen. Der sensor misst spezifischen Analyten im Laufe der Zeit, dass die ärzte verwenden können, um festzustellen, wie der patient reagiert auf ein Medikament zur Behandlung.
Die sensoren können individuell auf Maß, die nichts von Drogen, Hormone, Dehydrierung, Heikenfeld sagte.
Letztes Jahr das Labor erstellt das weltweit erste continuous-monitoring-sensor, aufzeichnen, können die gleichen gesundheitlichen Informationen in Schweiß -, dass ärzte für Generationen haben, untersucht im Blut. Der Meilenstein ist bemerkenswert, weil die kontinuierliche sensor ermöglicht es ärzten, um zu verfolgen Gesundheit im Laufe der Zeit zu sehen, ob ein patient besser oder schlechter. Und Sie kann so tun, in einer nicht-invasive Art und Weise mit einem kleinen patch auf die Haut aufgetragen, stimuliert das Schwitzen für bis zu 24 Stunden zu einer Zeit.
„Das ist der Heilige Gral. Zum ersten mal können wir zeigen, hier ist die Blut-Daten; hier ist die Schweiß-Daten — und Sie arbeiten gut zusammen,“ Heikenfeld sagte.
Heikenfeld und seine Schüler veröffentlichten Ihre neueste experimentelle Befunde, die im Dezember in der Zeitschrift Lab on a Chip. UC-Studie verfolgt, wie die Probanden metabolisiert ethanol. Die Studie kam zu dem Schluss, dass der Schweiß zur Verfügung gestellt, die praktisch die gleichen Informationen wie Blut zu Messen, eine Droge, die Präsenz in den Körper.
Der jüngste Durchbruch an der UC markiert den Höhepunkt von mehr als sieben Jahren Forschung, sagte er.
„Für Medikamente, die wir verwenden können Schwitzen, um eine genaue Messung der Konzentrationen im Blut,“ Heikenfeld sagte. „Das ist wichtig, denn wenn wir uns Messen können Konzentrationen von Therapeutika im Blut, wir können den Blick auf Droge Dosierung. Und das kann die aktuelle Dosierung Aussehen wie etwas aus der Steinzeit.“
Cincinnati ist die Heimat von mehreren Unternehmen, die zu drehen sind Technologien für drug prescribing, Lieferung und überwachung in kommerziellen Produkten. Die Liste enthält die Assurex-Gesundheit Aktivieren-Injektionen und Heikenfeld die Ekkrinen Systems, wo er ist co-Gründer und chief science officer.
Studie co-Autor und Bioinformatiker Tongli, sagte Zhang Geräte wie diese werden helfen, die ärzte bieten individuelle Betreuung. Zhang ist ein assistant professor in der Abteilung von Pharmakologie und Anlagen Physiologie an der UC College of Medicine.
„Sie geben nicht Kinder die gleiche Dosis wie Erwachsene. Ebenso können wir angeben, eine Dosis basierend auf Patienten Gewicht,“ sagte Zhang. „Aber einige Patienten haben könnte, Leber-oder Nierenversagen. Und andere vielleicht verstoffwechseln eine Droge 10 mal schneller. Also die gleiche Dosis kann unwirksam sein bei einigen Patienten und giftig, in anderen nicht.“
Zhang sagte, kontinuierliche sensoren ändern könnte-Behandlungen in grundlegender Weise.
„Personalisierte oder individualisierte Medizin ist immer eine größere Sache. Wir erkennen, dass es wichtig ist. Wenn wir verstehen können, was im Körper vorgeht, können wir Ihnen die Behandlung entsprechend“, sagte er.
UC ist führend bei der Entwicklung neuer Biosensoren, die Heikenfeld denkt revolutioniert die Art und Weise, die wir verfolgen, Krankheit und wellness.
„UC zu bauen weiter auf unsere reiche regionale Geschichte revolutioniert die Diagnostik durch diese Dritte Welle der kontinuierlichen biochemical-sensing“, sagte er.