Att göra en revolutionerande biosensor tar blod, svett och tårar.

Och saliv, naturligtvis.

Professor Jason Heikenfeld vid University of Cincinnati undersökte potentialen hos dessa och andra biofluider för att testa människors hälsa med små, bärbara sensorer för journalen Naturbioteknik .

Heikenfeld utvecklar bärbar teknik i sitt Novel Device Lab i UC's College of Engineering and Applied Science. Hans labb skapade förra året världens första enhet för kontinuerlig testning som provar svett lika effektivt som blod men på ett icke-invasivt sätt och under många timmar.

"I sista hand, tekniska framsteg inom bärbara produkter begränsas av mänsklig biologi själv, "sa studien.

Anmärkningsvärt, många av innovationerna inom biosensorer och svettteknologi utvecklades i Cincinnati. Den första glukosmonitorn för diabetes kommersialiserades i regionen. Uppfinnaren av världens första antiperspirant, kallas Odorono, var en Cincinnati -läkare vid namn Abraham Murphey.

"Vi har en så stark historia inom detta område här. Det är verkligen fascinerande, "Sa Heikenfeld.

Heikenfeld berömmer det hårda arbetet i sitt team för hans labbs framgång.

"Vi har kunnat gå långt och snabbt här, "Heikenfeld sa." Vi resonerar med en viss typ av studenter. Så mycket som vi har lysande fakultet vid UC, om vi inte hade begåvade studenter här, denna teknik skulle inte existera. Vi skulle bara prata teoretiskt om potentialen. "

I Natur artikel, Heikenfeld identifierade fyra vågor av upptäckt när det gäller att testa människors hälsa. Först, läkare började rita och skicka blod till laboratorier i en invasiv, tidskrävande och arbetskrävande process som patienterna fortfarande genomgår idag.

Från och med 1980 -talets forskare, inklusive banbrytande UC ingenjörsprofessor Chong Ahn, utvecklat larmtester som gör det möjligt för läkare att få omedelbara resultat. Istället för att skicka prover till ett labb, läkare kunde testa prover själva med små fristående enheter.

"Dr Ahn har varit i framkant när det gäller att utveckla dessa enheter för vård, "Sa Heikenfeld.

Nu, Heikenfeld sa, vi är mitt i en tredje våg - kontinuerlig hälsoövervakning med bärbara enheter som de som utvecklats vid UC. Dessa tillhandahåller data över tiden så att läkare kan spåra hälsotrender istället för att förlita sig på ögonblicksbilden som ett enda blodprov ger.

"Det är superkraftigt eftersom det säger till mig att jag blir bättre? Blir jag sämre?" Sa Heikenfeld.

Så småningom, fältet kommer att se enheter implanterade i kroppen för långsiktig diagnos eller övervakning, han sa. Men först måste forskarna skapa robusta sensorer som kan ge korrekt information under en mycket längre tidsram.

"Det är den stora utmaningen, "Heikenfeld sa." Sensorer är kemiskt reaktiva själva. Så de håller inte. "

Efter att ha undersökt användningen av saliv, tårar och interstitiell vätska, Heikenfeld avslutade i Natur artikel om att svett håller det mest löftet för icke -invasiv testning eftersom det ger liknande information som blod och dess utsöndringshastighet kan kontrolleras och mätas.

I sitt Novel Device Lab vid UC, Heikenfeld och hans elever har skapat nya sensorer på en bärbar lapp som är lika stor som ett plåster som stimulerar svett även när en patient är sval och vilar. Sensorn mäter specifika analyser över tid som läkare kan använda för att avgöra hur patienten reagerar på en läkemedelsbehandling.

Sensorerna kan skräddarsys för att mäta allt från läkemedel till hormoner till uttorkning, Sa Heikenfeld.

Förra året skapade labbet världens första kontinuerliga övervakningssensor som kan registrera samma hälsoinformation i svett som läkare i generationer har undersökt i blod. Milstolpen är anmärkningsvärd eftersom den kontinuerliga sensorn gör att läkare kan följa hälsan över tid för att se om en patient mår bättre eller sämre. Och de kan göra det på ett icke -invasivt sätt med en liten fläck applicerad på huden som stimulerar svett i upp till 24 timmar i taget.

"Detta är den heliga gralen. För första gången, vi kan visa här är bloddata; här är svettdata - och de fungerar vackert tillsammans, "Sa Heikenfeld.

Heikenfeld och hans studenter publicerade sina senaste experimentella fynd i december i tidskriften Lab on a Chip. UC:s studie spårade hur testpersoner metaboliserade etanol. Studien drog slutsatsen att svett gav praktiskt taget samma information som blod för att mäta ett läkemedels närvaro i kroppen.

Det senaste genombrottet vid UC markerade kulmen på mer än sju års forskning, han sa.

"För mediciner, vi kan använda svett för att få en exakt mätning av koncentrationer i blodet, "Heikenfeld sa." Det är viktigt för att när vi kan mäta koncentrationer av terapeutiska medel i blod, vi kan titta på läkemedelsdosering. Och det kan få aktuell dosering att se ut som något från stenåldern. "

Cincinnati är hem för flera företag som använder teknik för läkemedelsförskrivning, leverans och övervakning av kommersiella produkter. Listan innehåller Assurex Health, Aktivera injektioner och Heikenfelds Eccrine -system, där han är medgrundare och vetenskapschef.

Studie medförfattare och beräkningsbiolog Tongli Zhang sa att enheter som dessa kommer att hjälpa läkare att ge personlig vård. Zhang är biträdande professor vid Institutionen för farmakologi och systemfysiologi vid UC College of Medicine.

"Du ger inte barn samma läkemedelsdos som vuxna. Likaså, vi kan ange en dos baserad på patientens vikt, "Zhang sa." Men vissa patienter kan ha lever- eller njursvikt. Och andra kan metabolisera ett läkemedel 10 gånger snabbare. Så samma dos kan vara ineffektiv hos vissa patienter och giftig hos andra. "

Zhang sa att kontinuerliga sensorer kan ändra behandlingar på grundläggande sätt.

"Personlig eller individualiserad medicin blir en större affär. Vi inser att det är viktigt. Om vi ​​kan förstå vad som händer i kroppen, vi kan skräddarsy behandlingen därefter " han sa.

UC ligger i framkant när det gäller att utveckla nya biosensorer som Heikenfeld tror kommer att revolutionera vårt sätt att spåra sjukdomar och friskvård.

"UC fortsätter att bygga vidare på vår rika regionala historia när det gäller att revolutionera diagnostiken genom denna tredje våg av kontinuerlig biokemisk avkänning, " han sa.