Ett team vid University of California San Diego har utvecklat en bärbar, icke-invasiv C-vitaminsensor som kan ge en ny, mycket personligt alternativ för användare att spåra deras dagliga näringsintag och kosthållning. Studien publicerades den 18 maj, 2020 års nummer av ACS-sensorer .

"Bärbara sensorer har traditionellt varit fokuserade på deras användning för att spåra fysisk aktivitet, eller för att övervaka sjukdomspatologier, som vid diabetes, " sa förstaförfattaren Juliane Sempionatto, en Ph.D. Kandidat i nanoteknik i Joseph Wangs labb vid UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Detta är den första demonstrationen av att använda en enzymbaserad metod för att spåra förändringar i nivån av ett nödvändigt vitamin, och öppnar en ny gräns på arenan för bärbara enheter."

"Bärbara sensorer har sällan övervägts för precisionsnäring, sade Joseph Wang, en professor i nanoteknik och chef för Center of Wearable Sensors vid UC San Diego.

Varför C-vitamin är viktigt

Vitamin C är en viktig kostkomponent, eftersom det inte kan syntetiseras av människokroppen och måste fås via vår mat eller via vitamintillskott. Vitaminet är viktigt för att stödja immunhälsa och kollagenproduktion, en vital spelare inom sårläkning, samt förbättra järnupptaget från växtbaserade livsmedel. Pågående forskning undersöker om vitaminets roll som antioxidant kan stödja dess användning vid behandling av sjukdomar som cancer och hjärtsjukdomar.

Mest pressande, vitaminet studeras i flera kliniska prövningar för dess potential att stödja återhämtning från covid-19, sjukdomen orsakad av det nya SARS-CoV-2-viruset. En handfull tidigare studier har kopplat samman höga doser av vitamin C, vid sidan av andra behandlingar, minskad dödlighet hos patienter med sepsis och, i en studie, acute respiratory distress syndrome (ARDS) - båda vanliga tillstånd som ses i allvarliga fall där patienter med covid-19 kräver intensivvård och intubation.

Om C-vitamin hjälper patienter att återhämta sig från sjukdomen, En sådan bärbar sensor kan hjälpa läkare och tillfrisknande patienter att spåra deras C-vitaminnivåer under behandling och återhämtning, ger en möjlighet för vårdgivare att justera vitamintillskott för att matcha en patients behov.

Den bärbara enheten

Den nya bärbara enheten består av ett självhäftande plåster som kan appliceras på en användares hud, innehåller ett system för att stimulera svettning och en elektrodsensor designad för att snabbt upptäcka C-vitaminnivåer i svett. Att göra så, anordningen inkluderar flexibla elektroder innehållande enzymet askorbatoxidas. När C-vitamin finns, enzymet omvandlar det till dehydroakrobinsyra och den resulterande förbrukningen av syre genererar en ström som mäts av enheten.

In vitro-tester och tester på fyra människor som hade konsumerat vitamin C-tillskott och vitamin C-innehållande fruktjuicer visade att enheten var mycket känslig för att upptäcka förändringar i vitaminets nivåer och dynamik när den spårades över två timmar. Forskarna testade också elektroddetektorns förmåga att upptäcka temporära C-vitaminförändringar i tårar och saliv, demonstrerar dess tvärfunktionalitet. Skillnader som observerats i vitamin C-dynamiken mellan olika människor indikerar att enheten har lovande för personliga näringstillämpningar.

"I sista hand, denna typ av anordning skulle vara värdefull för att stödja beteendeförändringar kring kost och näring, " sa Sempionatto. "En användare kunde spåra inte bara C-vitamin, men andra näringsämnen - ett multivitaminplåster, om du vill. Det här är ett område som kommer att fortsätta växa snabbt." UC San Diego-teamet samarbetar nära med ett stort globalt näringsföretag DSM för att använda bärbara sensorer för personlig kost.

"Trots den snabba utvecklingen av bärbara biosensorer, potentialen för dessa enheter att vägleda personlig kost har ännu inte rapporterats, " sade Wang. "Jag hoppas att det nya epidermalplåstret kommer att underlätta användningen av bärbara sensorer för icke-invasiva näringsstatusbedömningar och spårning av näringsupptag för att upptäcka och korrigera näringsbrister, utvärdera efterlevnaden av vitaminintag, och stödja förändrad kostbeteende."

Med det trängande behovet av att utveckla nya behandlingar för covid-19, teamet letar också efter sätt att snabbt få in den här tekniken i en klinisk miljö, i händelse av att C-vitamin visar sig vara en hjälpsam behandling för sjukdomen.