A Universidade de Cincinnati desenvolveu um sensor que estimula o suor sob uma pequena mancha, mesmo quando o usuário está frio e descansando. O sensor pode fornecer as mesmas informações encontradas no sangue, exceto de forma não invasiva e por horas, permitindo que os médicos rastreiem coisas como doenças, desidratação ou absorção de um medicamento ao longo do tempo. Crédito:Joseph Fuqua II / UC Creative Services
Fazer um biossensor revolucionário exige sangue, suor e lágrimas.
E saliva, naturalmente.
O professor Jason Heikenfeld da Universidade de Cincinnati examinou o potencial desses e de outros biofluidos para testar a saúde humana com minúsculos, sensores portáteis para o jornal Nature Biotechnology .
Heikenfeld desenvolve tecnologia vestível em seu Novel Device Lab na Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da UC. Seu laboratório criou no ano passado o primeiro dispositivo de teste contínuo do mundo que faz a amostragem do suor com a mesma eficácia do sangue, mas de forma não invasiva e por muitas horas.
"Em última análise, avanços tecnológicos em wearables são limitados pela própria biologia humana, "disse o estudo.
Notavelmente, muitas das inovações no campo de biossensores e tecnologia de suor foram desenvolvidas em Cincinnati. O primeiro monitor de glicose para diabetes foi comercializado na região. O inventor do primeiro antitranspirante do mundo, chamado Odorono, era um médico de Cincinnati chamado Abraham Murphey.
"Temos uma história muito forte neste campo aqui. É realmente fascinante, "Heikenfeld disse.
Heikenfeld credita o trabalho árduo de sua equipe pelo sucesso de seu laboratório.
"Temos conseguido ir longe e rápido aqui, "Heikenfeld disse." Nós ressoamos com um certo tipo de estudante. Por mais que tenhamos professores brilhantes na UC, se não tivéssemos alunos talentosos aqui, esta tecnologia não existiria. Estaríamos apenas falando teoricamente sobre o potencial. "
No Natureza artigo, Heikenfeld identificou quatro ondas de descoberta quando se trata de testar a saúde humana. Primeiro, os médicos começaram a coletar e enviar sangue para os laboratórios de forma invasiva, processo demorado e trabalhoso pelo qual os pacientes ainda hoje são submetidos.
O professor Jason Heikenfeld da Universidade de Cincinnati desenvolveu um dispositivo que mede os mesmos analitos no suor que os encontrados no sangue, mas de forma não invasiva e contínua por até horas. Crédito:Joseph Fuqua II / UC Creative Services
Começando por volta dos pesquisadores da década de 1980, incluindo o professor pioneiro de engenharia da UC Chong Ahn, desenvolveu testes laboratoriais de ponto de atendimento que permitiram aos médicos obter resultados imediatos. Em vez de enviar amostras para um laboratório, os médicos podiam testar amostras eles próprios usando minúsculos dispositivos independentes.
"O Dr. Ahn está na vanguarda do desenvolvimento desses dispositivos de ponto de atendimento, "Heikenfeld disse.
Agora, Heikenfeld disse, estamos no meio de uma terceira onda - monitoramento contínuo da saúde com dispositivos vestíveis como os desenvolvidos na UC. Eles fornecem dados ao longo do tempo para que os médicos possam rastrear as tendências de saúde em vez de confiar no instantâneo que um único exame de sangue fornece.
"Isso é superpoderoso porque me diz que estou melhorando? Estou piorando?" Heikenfeld disse.
Eventualmente, o campo verá dispositivos implantados no corpo para diagnóstico ou monitoramento de longo prazo, ele disse. Mas primeiro os pesquisadores terão que criar sensores robustos que podem fornecer informações precisas por um período de tempo muito mais longo.
"Esse é o grande desafio, "Heikenfeld disse." Os próprios sensores são quimicamente reativos. Para que não durem. "
Depois de examinar o uso da saliva, lágrimas e fluido intersticial, Heikenfeld concluiu no Natureza artigo que o suor é o mais promissor para o teste não invasivo porque fornece informações semelhantes, uma vez que o sangue e sua taxa de secreção podem ser controlados e medidos.
Em seu Novel Device Lab na UC, Heikenfeld e seus alunos têm criado novos sensores em um patch do tamanho de um band-aid que estimula o suor, mesmo quando o paciente está frio e descansando. O sensor mede analitos específicos ao longo do tempo que os médicos podem usar para determinar como o paciente está respondendo a um tratamento medicamentoso.
Os sensores podem ser adaptados para medir qualquer coisa, desde drogas a hormônios e desidratação, Heikenfeld disse.
No ano passado, o laboratório criou o primeiro sensor de monitoramento contínuo do mundo que pode registrar as mesmas informações de saúde no suor que os médicos examinaram durante gerações no sangue. O marco é notável porque o sensor contínuo permite que os médicos acompanhem a saúde ao longo do tempo para ver se o paciente está melhorando ou piorando. E eles podem fazer isso de uma forma não invasiva com um pequeno adesivo aplicado na pele que estimula o suor por até 24 horas por vez.
O estudante Andrew Jajack, da Universidade de Cincinnati, demonstra como um sensor de suor pode funcionar colocando um em seu pulso. Crédito:Joseph Fuqua II / UC Creative Services
"Este é o Santo Graal. Pela primeira vez, podemos mostrar aqui os dados do sangue; aqui estão os dados do suor - e eles funcionam perfeitamente juntos, "Heikenfeld disse.
Heikenfeld e seus alunos publicaram suas últimas descobertas experimentais em dezembro na revista Lab on a Chip. O estudo da UC acompanhou como os assuntos de teste metabolizaram o etanol. O estudo concluiu que o suor fornece virtualmente as mesmas informações que o sangue para medir a presença de uma droga no corpo.
O mais recente avanço na UC marcou o culminar de mais de sete anos de pesquisa, ele disse.
"Para medicamentos, podemos usar o suor para obter uma medição exata das concentrações no sangue, "Heikenfeld disse." Isso é importante porque, uma vez que podemos medir as concentrações de terapêuticas no sangue, podemos olhar para a dosagem de medicamentos. E isso pode fazer com que a dosagem atual pareça algo da Idade da Pedra. "
Cincinnati é o lar de várias empresas que estão transformando tecnologias para a prescrição de medicamentos, entrega e monitoramento em produtos comerciais. A lista inclui Assurex Health, Habilitar Injeções e Sistemas Eccrinos de Heikenfeld, onde ele é cofundador e diretor de ciências.
O coautor do estudo e biólogo computacional Tongli Zhang disse que dispositivos como esses ajudarão os médicos a fornecer cuidados personalizados. Zhang é professor assistente no Departamento de Farmacologia e Fisiologia de Sistemas da UC College of Medicine.
"Você não dá às crianças a mesma dose de drogas que os adultos. Da mesma forma, podemos especificar uma dose com base no peso do paciente, "Disse Zhang." Mas alguns pacientes podem ter insuficiência hepática ou renal. E outros podem metabolizar uma droga 10 vezes mais rápido. Portanto, a mesma dose pode ser ineficaz em alguns pacientes e tóxica em outros. "
Zhang disse que os sensores contínuos podem alterar os tratamentos de maneiras fundamentais.
"A medicina personalizada ou individualizada está se tornando cada vez mais importante. Percebemos que é importante. Se pudermos entender o que está acontecendo no corpo, podemos adaptar o tratamento de acordo, " ele disse.
A UC está na vanguarda do desenvolvimento de novos biossensores que Heikenfeld acredita que irão revolucionar a maneira como rastreamos doenças e bem-estar.
"A UC continua a se basear em nossa rica história regional na revolução dos diagnósticos por meio desta terceira onda de detecção bioquímica contínua, " ele disse.
