通過可穿戴式貼片裝置檢測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)實時代謝。

來自美國辛辛那提大學(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定計測量血液酒精含量，不出所料具有時間滯后性。Heikenfeld評論道，“這是全球首次利用簡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>

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

許多汗液感應(yīng)裝置依賴于運動中產(chǎn)生的汗液，不適用于連續(xù)監(jiān)測汗液中的物質(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)小時或數(shù)天，允許研究人員進行持續(xù)測量。

商用乙醇傳感器對汗液進行分析時，測量傳感器電極上的醇氧化酶代謝乙醇時生成的過氧化氫。

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間，防止受到污染。

來自美國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，他表示“各個組件的最優(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?！倍冀o人留下了深刻的印象。

該裝置的目標，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。該裝置實現(xiàn)了汗液和血液中乙醇含量的關(guān)聯(lián)性，因為乙醇分子很小且具有脂溶性，因此可以輕松通過體內(nèi)細胞膜，導(dǎo)致汗液和血液中的乙醇比例達到1:1。Heikenfeld補充道，“乙醇作為很好的驗證工具理應(yīng)擁有更多用途，如測量類固醇激素，包括皮質(zhì)醇、睪酮和雌激素，也可用于連續(xù)測量小而親脂的循環(huán)藥物?！?/p>

都柏林城市大學(xué)（Dublin City University）國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證到具備完整功能可穿戴式可靠裝置所面臨的挑戰(zhàn)。實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重要的研究領(lǐng)域，“該研究會從全球范圍內(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?！?/p>