رصد فعالیت های فیزیولوژیکی بدن با حسگر پوشیدنی - وبلاگ آریابلاگ

به گزارش وبلاگ آریابلاگ، پژوهشگران دانشگاه های بوعلی سینا و علوم پزشکی بقیةالله حسگر پوشیدنی بر پایه نانوساختار به منظور مقدار گیری مقدار غلظت یون سدیم در نمونه عرق انسان را عرضه کردند.

به گزارش وبلاگ آریابلاگ و به نقل از ستاد نانو، به گفته آنها این حسگر مقرون به صرفه قیمت و قابل حمل ، می تواند به صورت غیرتهاجمی علاوه بر ورزشکاران برای تشخیص سلامت عمومی، نظارت بر استرس گرمایی و تشخیص بیماری های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

حسگرهای پوشیدنی مستقیماً بر روی پوست انسان قرار می گیرند و بدون احتیاج به ابزارهای جانبی، می توانند فعالیت های فیزیولوژیکی بدن را رصد نمایند. در این پژوهش یک حسگر پتانسیومتریِ پوشیدنی برای مقدار گیری لحظه ای یون های سدیم در نمونه های تعریق انسان ارائه شد.

دکتر طیبه مدرکیان، عضو هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینا همدان درباره این طرح گفت: کنترل مقدار یون سدیم یک شاخص مناسب برای تشخیص دی هیدراسیون یا کم آبی بدن ورزشکاران است و ما در این مطالعات از نانوساختار Na0.44MnO2 به علت توانایی برهمکنش با یون های سدیم، رسانایی الکتریکی، پایداری و هزینه ساخت کم به عنوان ماده فعال در ساخت حسگر پوشیدنی برای تشخیص کم آبی بدن ورزشکاران استفاده کردیم.

وی ادامه داد: به منظور معین غلظت یون سدیم در نمونه عرق انسان، حسگر پتانسیومتریِ پوشیدنی ساخته شده در یک هدبند ورزشی تعبیه شد. این حسگر به صورت لحظه ای می تواند غلظت یون سدیم را به یک تلفن همراه به وسیله بلوتوث منتقل کند. این حسگر می تواند یون سدیم را در محدوده غلظتی 0.21 تا 24.54 میلی مولار در نمونه عرق مقدار گیری کند که این گستره غلظتی محدوده فیزیولوژیکی این یون را پوشش می دهد.

به گفته این محقق این حسگر پوشیدنی می تواند برای مقدار گیری غیرتهاجمی یون سدیم در عرق انسان به منظور مراقبت های بهداشتی و تشخیص بیماری استفاده گردد.

مدرکیان بیشترین کاربرد این حسگرهای قابل حمل را در صنایع پزشکی، مهندسی پزشکی، علوم تغذیه، نظامی و علوم ورزشی دانست و یادآور شد: به عنوان مثال، برای تحلیلگران علوم ورزشی بسیار حائز اهمیت است که مقدار غلظت بعضی از یون های مهم در عرق فرد ورزشکار را در لحظه کنترل نمایند، زیرا غلظت بعضی از یون ها با عملکرد فیزیولوژیکی بدن در ارتباط است. غلظت لحظه ای این یون، اطلاعات فیزیولوژیکی مهمی را در خصوص عملکرد بدن در اختیار متخصصان قرار می دهد تا تصمیم گیری بهتری در خصوص درمان و یا تغذیه افراد داشته باشند.

او معتقد است امکان تجاری سازی این محصول وجود دارد و با توجه به ویژگی های قابل حمل بودن، قیمت پایین، حساسیت بالا نسبت به یون سدیم و امکان ارسال نتایج حسگر به تلفن همراه، تجاری سازی این محصول می تواند به صنعت پزشکی یاری شایانی کند. در حال حاضر تجاری سازی این محصول به وسیله دانشگاه بوعلی سینا، دانشگاه علوم پزشکی بقیةالله (عج)، یک شرکت شتابدهنده و یکی از شرکت های دانش بنیان در دست آنالیز است.

این عضو هیات علمی دانشگاه دانشگاه بوعلی سینا همدان مهمترین مزیت این پژوهش نسبت به مطالعات مشابه را استفاده از روش پتانسیومتری به عنوان روش تشخیصی در ساخت حسگر مطرح کرد و یادآور شد: حسگرهای پوشیدنی الکتروشیمیایی عمدتاً از روش های ولتامتری و یا آمپرومتری استفاده می نمایند. محدودیت های الکترونیکی باعث می گردد تا امکان قابل حمل کردن این حسگرها با چالش هایی همراه باشد. در حالی که برخلاف روش های ولتامتری و آمپرومتری، حسگرهای پوشیدنی بر پایه روش پتانسیومتری به راحتی به دستگاه های قابل حمل تبدیل می شوند.

مدرکیان اظهار کرد: از دیگر مزایای این پژوهش می توان به رفاه حال فرد داوطلب در حین انجام آزمایش اشاره نمود. با توجه به این نکته که برای معین غلظت یون سدیم، احتیاجی به گرفتن نمونه خون و یا مایعات بینابینی نیست و تنها به وسیله عرق حاصل از فعالیت های روزمره، مقدار غلظت این یون سنجش می گردد، داوطلب احساس رفاه و آرامش در حین آزمایش دارد.

او با اشاره به فرآیند استفاده از فناوری نانو در این طرح پژوهشی گفت: نانوساختار Na0.44MnO2 به علت داشتن توانایی برگشت پذیری پاسخ نسبت به یون Na+، یک ماده فعال حسگری برای ساخت حسگرهایی با کارایی بالا برای تشخیص غلظت های کم از یون سدیم در سیالات زیستی بدن است. ساخت این نانوساختار به وسیله تکنیک های مشخصه یابی مختلف (XRD، FESEM، EDX و BET) تأیید شده است. حفرات نانوساختار Na0.44MnO2 حساسیت بالایی به یون سدیم دارند و سایر یون های موجود در نمونه های عرق (مانند یون های پتاسیم، کلسیم و منیزیم) اجازه ورود به نانوساختار را ندارند.

مدرکیان تاکید نمود: این حسگر پوشیدنی تهیه شده با نانوساختار Na0.44MnO2 به صورت گزینش پذیر به یون های سدیم پاسخ می دهد و یون های مزاحم نمی توانند پاسخ حسگر را مختل نمایند.

محقق این طرح خاطر نشان کرد: امروزه پزشکان، متخصصان علوم تغذیه و ورزش، احتیاج دارند تا متغیرهای شیمیایی، فیزیکی و یا زیستی را به صورت لحظه ای رصد نمایند تا در خصوص بیماران یا افراد ورزشکار به درستی تصمیم گیری نمایند. دسترسی به سیالات زیستی مانند مایع بینابینی و خون دارای یک چالش مهم است، زیرا به منظور دسترسی به نمونه، شکستن سطح پوست مورداحتیاج است و می تواند باعث عفونت گردد. از طرفی دیگر، در میان تجزیه و تحلیل سیالات زیستی، نمونه عرق انسان از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا یک سیال زیستی غیر تهاجمی است. یون سدیم می تواند برای تشخیص سلامت عمومی، نظارت بر استرس گرمایی و تشخیص بیماری های مختلف مانند هیپوناترمی و فیبروز کیستیک مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، معین سطح این یون در عرق، به منظور ارائه اطلاعات مهم برای تشخیص بالینی لازم است.

نتیجه همکاری پژوهشگران دانشگاه بوعلی سینا و دانشگاه علوم پزشکی بقیةالله (عج) به هدایت دکتر طیبه مدرکیان، دکتر عباس افخمی عضو هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینا و دکتر حسن باقری عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی بقیةالله که در قالب یک طرح تحقیقاتی مشترک بین دانشگاه بوعلی سینا و دانشگاه علوم پزشکی بقیةالله (عج) صورت گرفته، در مقاله ای با عنوان Wearable Potentiometric Sensor Based on Na0.44 MnO2 for Non- invasive Monitoring of Sodium Ions in Sweat در نشریه ANALYTICAL CHEMISTRY به چاپ رسیده است.