Вчені з США і Швейцарії створили пристрій, що приклеюється на шкіру руки, здатний вимірювати рівень вітаміну C в поту, що корелює з рівнем в крові. Стаття опублікована в журналі.
Концентрацію речовин у тілі зазвичай визначають за аналізом крові. Це якісний метод, але він інвазивний, тому його незручно застосовувати для регулярних вимірювань рівня речовин і зазвичай це роблять тільки з пацієнтами, для яких це дійсно необхідно (наприклад, при діабеті). Але рівень багатьох речовин у крові корелює з рівнем в інших рідинах, у тому числі сльозі і поту. В останні кілька років через розвиток матеріалів і технологій вчені стали створювати прототипи датчиків речовин-біомаркерів у цих рідинах, наприклад, датчик глюкози, вбудований в контактну лінзу, або датчик для відстеження концентрації кортизолу в поту.
Американо-швейцарська група вчених під керівництвом Джозефа Вана (Joseph Wang) з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго використовувала цей підхід в датчику концентрації вітаміну C. Датчик дозволяє без аналізу крові відстежувати рівень цієї речовини і підтримувати її в нормальних межах.
Вчені вибрали одну зі стандартних схем для таких пристроїв, при якій датчик містить фермент, що сприяє окисленню шуканої речовини (вітаміну C у цьому дослідженні), і вимірює зміни струму, що відбуваються через цю реакцію. В даному випадку вони помістили на один з електродів датчика фермент аксорбатоксидазу. Вона виступає каталізатором, завдяки якому вітаміну C, що потрапляють на датчик молекули, вступають у реакцію з киснем. Датчик вимірює концентрацію вітаміну C не безпосередньо, а відстежуючи зміну струму відновлення кисню. Воно виникає через те, що при підвищенні концентрації молекул вітаміну частина кисню витрачається на їх окислення.
Крім датчика на гнучкій і прозорій полімерній підкладці закріплено два великих гідрогелевих елеткрода. У гідрогелі анода міститься пілокарпін, що викликає сильне потовиділення. При подачі струму на електроди молекули пілокарпіну через електростатичне відштовхування рухаються від електрода до шкіри і потрапляють на неї. В результаті під датчиком виникає зона посиленого потовиділення, чого достатньо для його роботи.
Вчені перевірили працездатність датчика, приєднавши до нього плату для подачі струму та зчитування показань. Під час експериментів учасники з закріпленим на руці датчиком приймали таблетки з певною дозою вітаміну C (250 або 1000 міліграмів), або від 0,5 до двох стаканів апельсинового або мультифркутового соку, причому в деяких експериментах доза збільшувалася поступово. Крім того, була і контрольна група, яка не приймала вітамін у вигляді таблеток або соку.
Експерименти показали, що зміни показань датчика досить добре корелюють з прийомом вітаміну C в тій чи іншій формі, причому відстежувати можна не тільки сам прийом, але і приблизну дозу.
Раніше вчені створювали й інші датчики для відстеження прийому певних речовин. Наприклад, у 2018 році американські інженери представили бездротовий датчик, що закріплюється на зуб і здатний відстежувати концентрацію солі, глюкози, етилового спирту та інших речовин. А інша група інженерів розробила в тому ж році датчик, що закріплюється в роті на небі, відстежує споживання натрію.