Вместо медицинского сенсора - конфета
Одноразовые диагностические тесты часто непрактичны для медицинских работников и пациентов в районах с ограниченными ресурсами, где стоимость и утилизация отходов являются большими проблемами. Поэтому исследователи обратились к неожиданному материалу - конфетам Tootsie Roll - для разработки недорогого и малоотходного устройства. Конфета была использована в качестве электрода - части датчика, который определяет уровень соли и электролитов в слюне, чтобы отслеживать состояние овуляции или здоровье почек. Исследование было опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Одноразовые тест-полоски повысили скорость и точность домашнего мониторинга здоровья. Например, наборы для определения овуляции измеряют уровень лютеинизирующего гормона, а для пациентов с хроническими заболеваниями почек существуют тест-полоски, измеряющие уровень креатинина. Однако их стоимость в последнее время возрастает, а упаковка и сами полоски в итоге превращаются в отходы, которые необходимо утилизировать.
Более ранние исследования указывали, что простое измерение содержания соли и электролитов в слюне человека может быть целесообразным для лечения некоторых заболеваний. Поэтому корейские ученые решили использовать нетрадиционные и широкодоступные материалы, включая электропроводящие мягкие конфеты, для создания легкодоступного и малоотходного датчика, который пациенты могли бы просто облизывать для анализа слюны.
Чтобы изготовить прототип датчика, исследователи сначала сплющили конфету Tootsie Roll и создали на ее поверхности вдавленный рисунок в виде перекрестий для удержания образца слюны. Затем они вставили две тонкие алюминиевые трубки многоразового использования, которые действовали как электрические контакты, подключив электрод конфеты к цепи с источником тока и детектором выходного напряжения. В ходе предварительных испытаний устройство могло измерять уровень соли, физиологически значимый для мониторинга здоровья, в соленом водном растворе и искусственной слюне. Например, будучи покрытым разбавленной искусственной слюной, датчик мог надежно измерить изменение напряжения, достаточно низкое, чтобы обнаружить 10-30% снижение содержания солей, которое происходит во время овуляции. Хотя максимальное содержание соли в образцах искусственной слюны было аналогично содержанию соли в организме здорового взрослого человека, исследователи с помощью расчетов оценили, что проводимость в три раза выше, которая сигнализирует о проблемах с почками, будет находиться в пределах измеряемого диапазона устройства. Хотя еще необходимо провести испытания с реальными человеческими образцами, исследователи говорят, что использование мягких конфет в качестве электродов открывает возможность для создания малоотходных, недорогих электрохимических датчиков и схем в будущем.
