通過可穿戴式貼片裝置檢測(cè)血液和汗液中的酒精含量

該裝置展示了汗液如何用作生化信息的無創(chuàng)來源。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，最新研究證明，汗液中的酒精含量與血液中的酒精含量具有相關(guān)性。來自美國(guó)的研究人員開發(fā)出一款可穿戴裝置，該裝置能夠激發(fā)人體產(chǎn)生汗液，然后每25秒測(cè)量一次汗液中的乙醇濃度。該系統(tǒng)可用于追蹤重要分析物，如激素或藥物，以告知用戶藥物如何在體內(nèi)實(shí)時(shí)代謝。

來自美國(guó)辛辛那提大學(xué)（University of Cincinnati）的Jason Heikenfeld及其同事為人類受試者提供了一種酒精飲料，并使用他們開發(fā)的新型無創(chuàng)微流體傳感貼片測(cè)量受試者前臂汗液中的乙醇水平。該結(jié)果模擬了使用商用酒精測(cè)定計(jì)測(cè)量血液酒精含量，不出所料具有時(shí)間滯后性。Heikenfeld評(píng)論道，“這是全球首次利用簡(jiǎn)單的可穿戴式貼片裝置，很好地關(guān)聯(lián)了血液和汗液中的酒精含量數(shù)據(jù)?！?/p>

上圖顯示了在測(cè)試對(duì)象皮膚上組裝的裝置正面圖，下圖顯示了完成體內(nèi)試驗(yàn)后的裝置背面圖

許多汗液感應(yīng)裝置依賴于運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的汗液，不適用于連續(xù)監(jiān)測(cè)汗液中的物質(zhì)。Heikenfeld發(fā)明的裝置可以輕松應(yīng)用于受試者的皮膚，使用一種稱之為離子電滲療法的技術(shù)按需刺激汗液。該技術(shù)用微小的電流驅(qū)使一種化學(xué)物質(zhì)（在這種情況下是卡巴膽堿）進(jìn)入皮膚，導(dǎo)致局部出汗。穩(wěn)定狀態(tài)下的汗液生成結(jié)果，可持續(xù)數(shù)小時(shí)或數(shù)天，允許研究人員進(jìn)行持續(xù)測(cè)量。

商用乙醇傳感器對(duì)汗液進(jìn)行分析時(shí)，測(cè)量傳感器電極上的醇氧化酶代謝乙醇時(shí)生成的過氧化氫。

然而，由于提供的樣本量只有納升，用傳感器分析汗液就變得尤為困難。研究人員使用了一種“六角芯（hex-wick）”材料克服了上述挑戰(zhàn)，該材料可以吸收汗液并快速將其傳輸給傳感器，從而減少汗液在皮膚表面的時(shí)間，防止受到污染。

來自美國(guó)東南密蘇里州立大學(xué)（Southeast Missouri State University）的David Cunningham在制藥、診斷和醫(yī)療器械（包括可穿戴式生物傳感器）開發(fā)方面擁有超過25年的經(jīng)驗(yàn)，他表示“各個(gè)組件的最優(yōu)整合，汗液刺激，利用微流體技術(shù)將汗液從皮膚轉(zhuǎn)移到裝置和酶電極。”都給人留下了深刻的印象。

該裝置的目標(biāo)，亦是挑戰(zhàn)，是以無創(chuàng)的方式持續(xù)追蹤血液中的分子信息。該裝置實(shí)現(xiàn)了汗液和血液中乙醇含量的關(guān)聯(lián)性，因?yàn)橐掖挤肿雍苄∏揖哂兄苄?，因此可以輕松通過體內(nèi)細(xì)胞膜，導(dǎo)致汗液和血液中的乙醇比例達(dá)到1:1。Heikenfeld補(bǔ)充道，“乙醇作為很好的驗(yàn)證工具理應(yīng)擁有更多用途，如測(cè)量類固醇激素，包括皮質(zhì)醇、睪酮和雌激素，也可用于連續(xù)測(cè)量小而親脂的循環(huán)藥物?！?/p>

都柏林城市大學(xué)（Dublin City University）國(guó)家傳感器研究中心主任Dermot Diamond表示，“我從未低估這種從原理驗(yàn)證到具備完整功能可穿戴式可靠裝置所面臨的挑戰(zhàn)。實(shí)際上將其帶到下一發(fā)展水平階段是最為重大的挑戰(zhàn)?！北M管存在挑戰(zhàn)，但是他也肯定了這是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，“該研究會(huì)從全球范圍內(nèi)吸引到一些最大行業(yè)領(lǐng)域的興趣，如制藥、醫(yī)療器械和大型信息與通信技術(shù)（ICT）公司，從而形成更大的市場(chǎng)。”