En liten, beröringsbaserad sensor använder svett för att upptäcka nivån av litium i kroppen. Kredit:Jialun Zhu och Shuyu Lin
Litium kan lindra symtomen på bipolär sjukdom och depression - om det tas i precis rätt mängd. För lite fungerar inte, medan för mycket kan ge farliga biverkningar. För att exakt övervaka mängden av denna medicin i kroppen måste patienter genomgå invasiva blodprov. Men idag rapporterar forskare uppfinningen av en liten sensor som upptäcker litiumnivåer från svett på ytan av en fingertopp på så lite som 30 sekunder, utan en resa till kliniken.
Forskarna kommer att presentera sina resultat i dag på höstmötet i American Chemical Society (ACS).
Litium måste inte bara tas i en viss dos, utan patienter kämpar ofta för att ta det som ordinerats och kan missa piller. Så när medicinen inte verkar fungera måste vårdgivare veta hur mycket medicin patienten faktiskt sväljer. Men nuvarande alternativ för övervakning har betydande nackdelar. Till exempel ger blodtagningar exakta resultat, men de är invasiva och tidskrävande. Pillerräknare, under tiden, mäter inte direkt intaget av medicinen. För att komma till rätta med dessa begränsningar vände sig teamet till en annan kroppsvätska.
"Även om det kanske inte är synligt producerar människokroppen ständigt svett, ofta bara i mycket små mängder", säger Shuyu Lin, Ph.D., en doktorandforskare som är med och presenterar arbetet med doktoranden Jialun Zhu på möte. "Små molekyler som härrör från medicin, inklusive litium, dyker upp i den svetten. Vi såg detta som en möjlighet att utveckla en ny typ av sensor som skulle upptäcka dessa molekyler."
"Genom en enda beröring kan vår nya enhet få kliniskt användbar information på molekylär nivå om vad som cirkulerar i kroppen", säger Sam Emaminejad, Ph.D., projektets huvudutredare, som är vid University of California, Los Angeles. (UCLA). "Vi interagerar redan med mycket beröringsbaserad elektronik, som smarta telefoner och tangentbord, så den här sensorn skulle kunna integreras sömlöst i det dagliga livet."
Att ta fram en sensor för att detektera litium innebar dock några tekniska utmaningar. Svett förekommer i allmänhet bara i små mängder, men den elektrokemiska avkänning som behövs för att detektera laddade partiklar av litium krävde en vattenhaltig eller vattenhaltig miljö. För att tillhandahålla det, konstruerade teamet en vattenbaserad gel som innehåller glycerol. Denna extra ingrediens förhindrade gelén från att torka ut och skapade en kontrollerad miljö för den elektroniska delen av sensorn.
För att fånga litiumjonerna efter att de passerat gelén använde teamet en jonselektiv elektrod. De ackumulerande jonerna genererar en skillnad i elektrisk potential jämfört med en referenselektrod. Forskarna använde denna skillnad för att sluta sig till koncentrationen av litium som finns i svett. Tillsammans utgör dessa komponenter en liten, rektangulär sensor som är mindre än huvudet på en häftstift och kan detektera litium på cirka 30 sekunder. Sensorn är fortfarande i den preliminära testfasen, men i slutändan tänker forskarna införliva den i ett större, ännu inte utformat system som ger visuell feedback till vårdgivaren eller patienten.
Efter att ha karaktäriserat sensorn med en konstgjord fingertopp, rekryterade teamet riktiga personer för att testa den, inklusive en person på en litiumbehandlingsregim. Forskarna registrerade denna persons litiumnivåer före och efter att ha tagit medicinen. De fann att dessa mätningar föll nära de som härrörde från saliv, vilket tidigare forskning har visat för att exakt mäta litiumnivåer. I framtiden planerar forskarna att studera effekterna av lotion och andra hudprodukter på sensorns avläsningar.
Denna teknik har även tillämpningar utöver litium. Emaminejad utvecklar liknande beröringsbaserade sensorer för att övervaka alkohol och paracetamol, ett smärtstillande medel även känt som Tylenol, samtidigt som man undersöker möjligheten att upptäcka andra ämnen. De kompletta avkänningssystemen kan inkludera ytterligare funktioner, såsom kryptering säkrad med ett fingeravtryck, eller, för ämnen som är benägna att missbrukas, ett robotdispenseringssystem som släpper ut medicin endast om patienten har en låg nivå i blodomloppet. + Utforska vidare
