Водостойкий микрофлюидный чип проанализировал пот пловцов

Американские ученые создали носимый микрофлюидный сенсор, способный собирать, хранить и анализировать пот даже в воде. С помощью разработанного устройства авторы определили потливость, а также содержание хлоридов в поту спортсменов во время плавания и езды на велосипеде. Результаты тестов авторы опубликовали в Science Advances. 

Химический анализ одной пробы малого объема может стоить дорого, занимать много времени и требует опыта высококвалифицированного персонала. Поэтому сейчас активно ведутся разработки миниатюрных приборов и сенсоров, способных быстро анализировать небольшие объемы. Технологии лаборатории на чипе (lab-on-a-chip) успешно справляются с этой задачей. Более того, такие устройства могут быть прикреплены непосредственно к источнику анализируемого вещества, что делает их пригодными для неинвазивного анализа.

Для профессиональных спортсменов важными показателями являются интенсивность выделения влаги через пот и содержание электролитов в нем. Если при занятиях на суше, отобрать пробу достаточно просто, то в случае анализа пота пловцов, возникают трудности. Американский исследователь Джонатан Ридер (Jonathan T. Reeder) из Северо-Западного университета и его коллеги предложили решение этой проблемы. Они создали первый в своем роде водонепроницаемый микрофлюидный чип, способный собирать, хранить и анализировать пот спортсмена даже в воде

.

Схема основных компонентов устройства

Jonathan T. Reeder et al., / Science Advances, 2019

Устройство на основе гибкого полимерного материала состоит из нескольких функциональных слоев. Липкий гидрофобный слой особой формы делает устройство устойчивым к активным движениям, электроника для ближней бесконтактной связи (NFC) со светодиодным индикатором позволяет передавать информацию о температуре тела с датчика на смартфон, а микрофлюидная система с камерой с химическим реагентом собирает и хранит пот. Каждая петля способна вместить около полутора микролитров жидкости, а всего устройство может собрать примерно 60 микролитров пота.

Ученые провели эксперименты, в которых колориметрическим методом определили содержание ионов хлора (реакцией с хлоранилатом серебра) или степень заполнения микроканалов спортсменов во время тренировки в воде и на велотренажере. Для определения степени заполнения, исследователи использовали в качестве реагента пищевой краситель. Он содержал вещества красного и синего цвета, которые обладали разной растворимостью – в зависимости от заполнения микроканалов, цвет изменялся. 

Гидрофобные материалы, высокая степень адгезии и разность давлений не позволяли воде из окружающей среды попасть в систему. Устройство успешно функционировало в сауне, будучи прикрепленным ко лбу, шее, подмышке и даже к нежной коже ребенка во время купания.

Использование микрофлюидного устройства в необычных условиях

Jonathan T. Reeder et al., / Science Advances, 2019

Авторы утверждают, что это устройство, помимо помощи спортсменам, найдет применение в медицине, подготовке военнослужащих и везде, где требуется анализ пота в экстремальных условиях.

Хоть до сих пор недостаточно изучена зависимость физиологических процессов от состава пота, разработки устройств для его анализа идут полным ходом. Ранее мы уже писали о подобном сенсоре с микрофлюидной схемой, однако его тестировали только на суше.  А ученые из США и Франции создали селективный сенсор с водонепроицаемым покрытием, отслеживающий концентрацию кортизола в поту.

Алина Кротова

Источник: https://nplus1.ru