Pesquisadores desenvolvem um "laboratório sobre a pele" para análise do suor

Um dispositivo microfluídico suave, montado na pele para a captura, coleta e análise de suor. Crédito: J. Rogers, Northwestern University

Uma equipe de pesquisa da Northwestern University desenvolveu um dispositivo microfluídico suave e flexível de primeira linha que adere facilmente à pele e mede o suor do usuário para mostrar como seu corpo está respondendo ao exercício.

Um pouco maior que uma moeda e aproximadamente de mesma espessura, o dispositivo simples e de baixo custo analisa biomarcadores chave para ajudar uma pessoa a decidir rapidamente se qualquer ajuste, como beber mais água ou reabastecer eletrólitos, precisa ser feito ou se algo está medicamente errado.

Concebido para uma utilização única de algumas horas, o dispositivo, colocado directamente sobre a pele do antebraço ou atrás, detecta até mesmo a presença de um biomarcador para a fibrose cística. No futuro, pode ser mais amplamente utilizado para o diagnóstico de doenças.

"A interface íntima da pele criada por este sistema microfluídico permite novas capacidades de medição não possíveis com os tipos de absorventes e esponjas atualmente usadas na coleta de suor", disse John A. Rogers, que liderou a equipe de pesquisa multi-instituição que criou o "laboratório sobre a pele".

"O suor é um rico caldo químico que contém uma série de importantes compostos químicos com informações de saúde fisiológica. Com a expansão da nossa plataforma epidérmica previamente desenvolvida eletrônicamente para incluir uma rede complexa de canais microfluídicos e reservatórios de armazenamento, agora podemos realizar análises bioquímicas deste importante biofluido ", disse ele.

Rogers e o Louis Simpson e Kimberly Querrey Professor de Ciência e Engenharia de Materiais, Engenharia Biomédica e Cirurgia Neurológica na Escola de Engenharia McCormick e Northwestern University Feinberg School de Medicina

"Já sabemos como colocar a eletrônica na pele de uma maneira natural - aqui o nosso desafio era lidar com o fluxo de fluidos e a coleta, armazenamento e análise do suor em um dispositivo fino, macio e flexível", disse Huang, que trabalhou no Design e otimização do dispositivo. "A plataforma de análise de suor que desenvolvemos permitirá às pessoas monitorar sua saúde no local sem a necessidade de uma amostragem de sangue e com eletrônicos integrados que não exigem uma bateria, mas ainda permitem a conexão sem fio com um smartphone", disse ele.

Em um estudo de precisão e durabilidade, o dispositivo foi testado em dois grupos diferentes de atletas: um ciclismo dentro de um centro de fitness em condições controladas e o outro participando do El Tour de Tucson, uma corrida de bicicleta de longa distância em condições áridas e complexas. Os pesquisadores colocaram o dispositivo nos braços e costas dos atletas para capturar o suor.

Durante o exercício moderado ou vigoroso, o suor serpenteia através dos minúsculos canais microscópicos do dispositivo e em quatro diferentes compartimentos circulares pequenos. Nos compartimentos, as reações com reagentes químicos resultam em alterações de cor visíveis que se relacionam quantitativamente com o pH e as concentrações de glucose, cloreto e lactato.

Quando um smartphone é posto em proximidade com o dispositivo, o sistema eletrônico sem fio dispara um aplicativo que captura uma foto do dispositivo e analisa a imagem para produzir dados sobre as concentrações de biomarcador.

"Escolhemos esses quatro biomarcadores porque eles fornecem um perfil característico que é relevante para a determinação do estado de saúde", disse Rogers, diretor do Northwestern's Center for Bio-Integrated Electronics. "O dispositivo também pode determinar a taxa de suor e perda, e pode armazenar amostras para análises laboratoriais subseqüentes, se necessário."

No grupo que circulou dentro de casa, os pesquisadores compararam as leituras de biomarcadores do novo dispositivo com análises laboratoriais convencionais do mesmo suor e encontraram os dois conjuntos de resultados concordados entre si. (Métodos convencionais incluem capturar suor com absorventes gravados na pele e analisá-los fora do local.).

Com os ciclistas de longa distância, os pesquisadores testaram a durabilidade do dispositivo nas condições complexas e imprevisíveis do deserto. Eles descobriram que os dispositivos eram robustos: permaneceram aderidos à pele dos atletas, não escaparam e forneceram o tipo de informação de qualidade que os pesquisadores buscaram.

O dispositivo de análise de suor apresenta uma série de inovações: - O dispositivo pode capturar, armazenar e analisar o suor em tempo real. - O dispositivo pode quantitativamente determinar níveis de biomarcadores usando análise colorimétrica.

- Uma fonte de alimentação não é necessária para exibir os resultados; Em vez disso, uma câmera de smartphone e app são usados para ler a mudança de biomarcador.

O trabalho multidisciplinar envolveu estreita colaboração com investigadores clínicos, incluindo o Dr. Marvin J. Slepian, no Sarver Heart Center da Universidade do Arizona, bem como contribuições de dermatologia especialistas da L'Oréal, incluindo Guive Balooch. Slepian e Balooch são co-autores do estudo.

Além do Northwestern, da Universidade do Arizona e da L'Oréal, outras instituições com autores no papel são a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign; Ajou University, Coréia; Hanyang University, Coréia; Universidade de Zhejiang, China; E MC10, Inc.

Fonte: http://stm.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/scitranslmed.aaf2593

https://techxplore.com/news/2016-11-soft-microfluidic-lab-skin-analysis.html