VGTU studentė prisideda prie NASA kuriamo jutiklio, nustatysiančio žmogaus hidratacijos lygį
Dažniausiai NASA atliekami tyrimai skirti misijoms kosmose. Tačiau pasisekusios technologijos gali būti sėkmingai pritaikomos ir žmonių sveikatos priežiūros gerinimui Žemėje. NASA Ames tyrimų centro Nanotechnologijų centre Biosensorių laboratorijoje besistažuojanti Vilniaus Gedimino technikos universiteto Fundamentinių mokslų fakulteto bioinžinerijos studentė Justina Gineitytė su komanda dirba prie jutiklio, skirto žmogaus hidratacijos lygiui nustatyti, kūrimo.
„Kuriamas prietaisas būtų didesnės jutiklių sistemos, klijuojamos ant žmogaus odos, dalis. Jis veiktų matuodamas prakaito potencialą, jį susiedamas su bendra druskų koncentracija prakaite: kuo didesnė druskų koncentracija, tuo labiau dehidratavęs tiriamasis žmogus. Norėdami įvertinti savo sveikatos būklę tarptautinėje kosminėje stotyje dirbantys astronautai, galėtų pagal instrukcijas pasigaminti jutiklinę sistemą savo darbo vietoje ir gauti išsamią informaciją apie kūno būklę. Jutiklis turi būti greitai pagaminamas, o pats gamybos procesas lengvai atkartojamas ir automatizuojamas, naudojamos žaliavos pakankamai atsparios transportavimui“, – pažymi NASA stažuotę atliekanti Justina.
Matavimo tiriamuoju objektu prakaitas pasirinktas neatsitiktinai. Pirmiausia, tai lengvai prieinamas kūno skystis, o jo gavimas nereikalauja invazinių procedūrų, tokiu būdu palengvinantis tyrimo procesą ir sumažinantis nepatogumą tiriamajam. Be to, prakaitas kupinas įvairių biomarkerių, galinčių atskleisti organizmo metabolinę ir fiziologinę būklę.
Tokių biomarkerių, kaip, pavyzdžiui, druskos, koncentracija prakaite priklauso nuo jų koncentracijos kraujyje bei audiniuose, todėl tai padaro prakaitą patrauklia platforma neinvaziniais būdais gauti informaciją apie procesus, vykstančius organizmo viduje. Pagal gautus duomenis galima nustatyti sveikatos sutrikimus ir laiku skirti tinkamą gydymą. Būtent prakaite ištirpusios druskos yra svarbios kuriamo jutiklio veikimui.
„Astronautų sveikatos stebėjimui kuriamas jutiklis sudarytas iš dviejų sidabro elektrodų, spausdinamų ant lankstaus polimero rašaliniu-čiurkšliniu spausdintuvu, naudojant sidabro nanodalelių rašalą. Jutiklis gali matuoti odos impedansą, kuris žinomas kaip kompleksinė varža, ir dažnai naudojamas drėgmės kiekiui odoje įvertinti. Didėjant drėgmės kiekiui odoje, didėja jos elektrinis laidumas. Dėl to mažėja odos kontakto su elektrodais impedansas, o jutiklio fiksuojamą mažėjantį impedansą galima sieti su odos drėgnumo lygiu“, – pasakoja J. Gineitytė.
Ji atkreipia dėmesį, kad impedanso matavimui reikalinga sudėtinga aparatūra, kurią sunku sutalpinti į nedidelę, dėvėjimui tinkamą mikroschemų sistemą. Todėl šio projekto metu stengiamasi parodyti, kad dviejų elektrodų sistema gali atlikti matavimus, kuriems pakanka paprastesnio, lengviau sumažinamo iki patogaus nešiojimui dydžio, aparato.
Kaip vieną didesnių jutiklio privalumų Justina įvardija tai, kad elektrodai yra gaminami iš sidabro, turinčio didesnį jautrumą reaguoti su chlorido jonais nei su kitais prakaite esančiais jonais.
„Per jutiklį leidžiant nedidelio stiprio elektros srovę, galima išmatuoti laiką, per kurį visi chlorido jonai nusėda ant jo paviršiaus, ir tiksliai nustatyti jų koncentraciją žmogaus prakaite. Chlorido jonai yra gausiausia jonų populiacija žmogaus prakaite, o jų koncentracijos anomalijos leidžia diagnozuoti ligas, pavyzdžiui, cistinę fibrozę. Taigi jutiklis galėtų nustatyti ne tik bendrą elektrolitų kiekį prakaite, bet ir įvertinti vieno specifinio jono koncentraciją. Toks jutiklio multidimensiškumas padėtų visapusiškai įvertinti žmogaus sveikatos būklę, suteiktų papildomo patikimumo“, – teigia J. Gineitytė.
Kuriama jutiklių sistema prilygs pleistro konstrukcijai, kad jutikliai liestų žmogaus odą ir galėtų būti drėkinami prakaitu, o prietaise esančios elektrinės jungtys, matavimo ir duomenų siuntimo bei apdorojimo elementai būtų apsaugoti nuo tiesioginio sąlyčio su tiriamuoju. Kuriamas jutiklis yra mechaniškai tvirtas, kad galėtų veikti ilgą laiką, o lankstus polimeras, ant kurio jis atspausdintas, leidžia prietaisui gerai priglusti prie odos, todėl kuriama sveikatos stebėjimo sistema turėtų būti patogi dėvėti.