Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Points clés à retenir
- Les scientifiques ont construit un dispositif de détection de la sueur sous la forme d'un patch adhésif mince, flexible et étanche à l'eau.
- L'appareil peut analyser la sueur à la recherche de substances biochimiques comme le cortisol, le glucose, la vitamine C et le chlore.
- Il peut mesurer des marqueurs physiologiques clés pour aider les gens à surveiller la santé, l'athlétisme et même les performances militaires.
Une simple goutte de sueur peut révéler beaucoup de choses sur le corps d’une personne. Maintenant, comprendre certains composants clés de votre biochimie peut être aussi simple que de gifler un patch adhésif et de le glisser près de votre smartphone.
Dans un article publié cette semaine dansActes de l'Académie nationale des sciences, une équipe de chercheurs a annoncé le développement de patchs minces et flexibles capables de collecter et d'analyser de petites quantités de sueur en temps réel.
«Les systèmes microfluidiques souples qui capturent, stockent et effectuent des analyses de biomarqueurs de volumes de microlitre de sueur, in situ, lorsqu'ils émergent de la surface de la peau, représentent une classe émergente de technologies portables avec des capacités puissantes qui complètent celles des dispositifs de détection biophysiques traditionnels », Écrivent les auteurs de l'article.
Ce patch utilise une chimie à changement de couleur pour mesurer les niveaux de glucose, de lactate, de chlore, de cortisol et plus encore. Celles-ci peuvent aider à évaluer divers éléments de la santé d’une personne, comme son niveau d’hydratation et son stress.
«Ce que nous essayons de faire, c'est de développer une suite de technologies qui peuvent être rendues sous la forme d'un autocollant», co-auteur John Rogers, PhD, professeur de génie biomédical, de science des matériaux et de chirurgie neurologique à l'Université Northwestern, dit VeryWell. «C'est en quelque sorte la marque de fabrique pour nous en termes de portée des fonctionnalités d'un appareil de ce type.»
Ce que cela signifie pour vous
Des patchs adhésifs seront bientôt disponibles pour les consommateurs pour une utilisation en athlétisme et en nutrition. Les appareils de détection de la sueur ont la capacité de tester plusieurs mesures de santé et pourraient bientôt être intégrés à des appareils portables tels que les montres intelligentes.
Comment fonctionne le patch
Les analyses de sang sont la méthode la plus courante pour recueillir des informations sur certains produits biochimiques clés comme le sodium, le potassium, le chlorure et l'urée. Ce processus est cependant invasif, car il nécessite de piquer la peau ou de la pénétrer avec une seringue. Cela le rend moins attrayant en tant que processus de routine.
La sueur, par contre, peut être collectée à la surface de la peau sans aucune action invasive. Et il contient un certain nombre de substances biochimiques utiles pour comprendre et façonner les résultats en matière de santé.
Historiquement, collecter la sueur était particulièrement difficile. Cela impliquait parfois de le gratter de la peau avec un outil semblable à une raclette. En frottant la peau, des matériaux tels que les cellules de la peau, la saleté et l'huile pourraient involontairement polluer l'échantillon.
Ce nouvel appareil utilise la technologie microfluidique pour diriger de petites quantités de sueur à travers de minuscules canaux, valves et réservoirs dans le patch. Lorsque la sueur est libérée des pores de la peau, elle se déplace à travers ces voies et interagit avec les dosages - des composants pour mesurer la composition des produits chimiques de la sueur. Non seulement ce patch stationnaire garantit que l'échantillon de sueur est intact, mais il lui permet également d'être analysé en temps réel.
«Ces plates-formes microfluidiques ont changé les protocoles que vous pouvez utiliser pour étudier la sueur», explique Rogers, qui est également le directeur fondateur du Center on Bio-Integrated Electronics.
Les patchs sont relativement peu visibles sur le porteur. L'une des raisons de sa petite taille et de sa structure flexible est que le patch ne contient pas de batterie encombrante. Au lieu de cela, il est alimenté par des interactions avec les smartphones.
Exploitant la technologie de communication à proximité qui permet des fonctions telles que les paiements sans fil, le patch et le smartphone peuvent efficacement échanger de l'énergie et des informations. Le patch est alimenté sans fil grâce aux ondes radio du téléphone, et les informations sur la sueur, comme la quantité collectée et sa composition chimique, sont transmises au téléphone.
L'appareil doit être à proximité immédiate d'un smartphone pour qu'il fonctionne, ce qui signifie que l'utilisateur doit faire glisser son téléphone à proximité du patch pour qu'il soit alimenté. Mais, dit Rogers, les scientifiques pourraient développer un appareil avec une antenne plus grande qui pourrait être installée sur quelque chose comme un vélo d'exercice pour obtenir une lecture plus continue.
Ce que la sueur peut nous dire
La nature non invasive de la collecte de la sueur peut être très utile, en particulier pour les personnes qui comptent sur des tests sanguins de routine pour mesurer leur état de santé.
«L'inconvénient est que personne ne sait vraiment tout sur la sueur», dit Rogers. «Il a ces composants chimiques - c'est connu. Mais comment cela se compare-t-il au sang est une question de recherche intéressante et nous sommes en plein milieu de cela. "
Son groupe de recherche travaille avec une équipe de cardiologues du Lurie Children’s Hospital de Chicago pour mieux comprendre comment les biomarqueurs de la sueur se comparent à ceux du sang. Par exemple, la sueur et le sang contiennent du glucose. Les chercheurs mesureront les niveaux dans les deux échantillons et évalueront si et comment les deux sont corrélés, afin de rendre les capteurs de sueur plus précis et utiles.
Mesurer la façon dont le cortisol, ainsi que le glucose et la vitamine C, sont libérés dans le corps par la transpiration pourrait également donner un aperçu de la santé mentale et du stress physique du porteur. Le cortisol est libéré en réponse à des facteurs de stress physiques et mentaux, et il peut déclencher la consommation de glucose lorsque le corps entame une réaction de combat ou de fuite. De plus, l'augmentation des niveaux de cortisol est liée à des conditions telles que l'obésité, le diabète, l'hypertension et la dépression.
Les auteurs espèrent que le suivi de ces substances biochimiques à travers la sueur permettra de mieux comprendre comment le cortisol, le glucose et la vitamine C interagissent.
Comment les dispositifs de détection de la sueur seront-ils utilisés
Les modèles actuels de smartwatch, comme l'Apple Watch et le Fitbit, incluent des outils pour mesurer la fréquence cardiaque, les mouvements et les niveaux d'oxygène dans le sang. Pour aller au-delà de ces mesures physiques, l’ajout d’un capteur de transpiration permettrait aux utilisateurs de suivre les propriétés biochimiques et leur impact sur la santé de l’utilisateur.
«J’ai l’impression qu’à terme, ces grands acteurs du marché se chargeront de la détection de la transpiration parce qu’elle n’est pas invasive», explique Tolga Kaya, PhD, directeur des programmes d’ingénierie à la Sacred Heart University dans le Connecticut, à Verywell. "Une fois qu'ils l'ont implémenté dans leurs montres, cela va devenir plus grand."
Sur la base des recherches de Rogers et de son équipe, Gatorade a développé le GX Sweat Patch. Le produit est une version simplifiée de celui décrit dans l'étude et ne teste que les facteurs pertinents pour les athlètes, comme l'hydratation et les niveaux d'électrolytes.
Le produit a été annoncé via une publicité à la mi-temps du match NBA All-Star en février et sera disponible dans les magasins d'articles de sport l'année prochaine. Le patch est également entré dans le domaine virtuel en tant que produit de la version la plus récente du jeu vidéo NBA 2K.
Cette technologie a diverses utilisations dans les domaines de l'athlétisme et de la nutrition, y compris le suivi de la perte de sueur et des niveaux d'électrolytes.
«Vous pouvez savoir si quelqu'un est hydraté ou déshydraté en temps réel, ce qui est très utile car lorsque vous remarquez que vous avez soif ou que vous êtes déshydraté, il est déjà trop tard pour le ramener», dit Tolga, qui n'est pas affiliée à la Papier du nord-ouest. «Vous perdez assez rapidement les performances mentales et physiques.»
Rogers et Tolga disent que ces appareils pourraient également être utiles pour l'armée. Pour mieux maintenir la santé des gens de service, des patchs comme ceux-ci pourraient évaluer leur hydratation et leurs niveaux de cortisol pour assurer des performances physiques et mentales optimales.
À mesure que les scientifiques apprennent à concevoir des appareils qui coexistent avec des systèmes vivants, il y a de la place pour des possibilités incroyables. Des dispositifs implantables pour le cerveau aux patchs pour suivre la santé néonatale, Rogers dit qu'il existe de nombreuses façons de nouveaux outils peuvent nous aider à mieux comprendre notre biologie de base.
«C’est un vaste espace vraiment riche pour faire de la recherche universitaire axée sur la découverte», dit Rogers. «C’est une sorte de science avec des conséquences, dans un sens. Si vous développez une compréhension, vous pourriez être en mesure de créer les bases de technologies qui pourraient transformer la façon dont nous prodiguons les soins de santé avec des avantages directs et de meilleurs résultats pour les patients, une réduction des coûts et une capacité de déploiement dans les zones pauvres de la planète.
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