Gli scienziati risolvono l’annoso problema delle bolle d’aria nel sudore che incidono sulle prestazioni dei sensori microfluidici indossabili.
Cyclette – foto illustrativa. Credito immagine: Intenza Fitness tramite Unsplash, licenza gratuita
Sensori microfluidici indossabili può monitorare la concentrazione di lattato nel sudore, che indica l’intensità dell’esercizio. Tuttavia, le bolle d’aria nel sudore possono entrare nei canali microfluidici, ostacolando la misurazione.
In un recente studio, i ricercatori giapponesi hanno sviluppato un sensore indossabile per il monitoraggio continuo del lattato del sudore durante l’esercizio, incorporando una regione che intrappola le bolle nel suo sistema microfluidico. La tecnologia proposta può facilitare la gestione dell’allenamento degli atleti e il monitoraggio della salute.
L’infografica illustra la ricerca sui sensori microfluidici indossabili. Credito immagine: Università della scienza di Tokyo
Il sudore umano è una ricca fonte di informazioni sulla salute, che offre approfondimenti sul livello di idratazione, sull’equilibrio elettrolitico e sullo stato fisiologico generale di una persona.
Ad esempio, il livello di lattato nel sudore è un utile biomarcatore dell’intensità dell’esercizio. La sua misurazione può aiutare a stimare la quantità di acido lattico nel sangue e, a sua volta, prevedere l’affaticamento muscolare.
Oggi, i sensori indossabili consentono di monitorare continuamente biomarcatori come il lattato nel sudore. Utilizzando la più recente tecnologia di microfluidica, gli scienziati hanno sviluppato dispositivi che convogliano minuscole quantità di sudore a minuscoli sensori chimici, che possono trasmettere le loro misurazioni in tempo reale in modalità wireless.
Tuttavia, un problema comune in tali dispositivi è che i loro canali microfluidici tendono a intrappolare le bolle d’aria presenti nel sudore. Se queste bolle coprono gli elettrodi del sensore, le misurazioni vengono interrotte, interferendo con il monitoraggio continuo del biomarcatore target.
Esercizio fisico – foto illustrativa. Credito immagine: Pixabaylicenza gratuita
Per affrontare questo problema, un gruppo di ricerca, guidato dal professore associato Isao Shitanda della Tokyo University of Science (TUS) in Giappone, ha messo a punto un nuovo sensore microfluidico del lattato del sudore le cui misurazioni non vengono influenzate dalle bolle d’aria.
Il loro studio, reso disponibile online il 22 maggio 2023 e pubblicato in Sensori ACS il 23 giugno 2023, è stato coautore del Dr. Masahiro Motosuke, del Dr. Tatsunori Suzuki, del Dr. Shinya Yanagita e del Dr. Takahiro Mukaimoto di TUS.
Il dispositivo indossabile proposto è costituito da una struttura a strati relativamente semplice: un sensore di lattato ossidasi convenzionale collegato tramite nastro biadesivo a un sistema microfluidico costituito da un polimero siliconico.
Quando la persona che indossa il dispositivo inizia a sudare, il sudore entra nei canali microfluidici attraverso quattro ingressi e scorre verso un serbatoio vicino al quale si trovano gli elettrodi. Il vecchio sudore esce dal sistema attraverso uno sbocco mentre il nuovo sudore entra e un piccolo trasmettitore wireless riporta i livelli di lattato misurati.
L’innovazione chiave nel design proposto è stata l’uso di un serbatoio di sudore più grande del solito.
“Aumentando la lunghezza del serbatoio nel canale microfluidico, è stato creato uno spazio di circa quattro microlitri per intrappolare eventuali bolle d’aria che si infiltrano nel dispositivo, impedendo così loro di entrare in contatto con gli elettrodi del sensore”, spiega il dottor Shitanda.
I ricercatori hanno testato il loro sensore in una serie di esperimenti di laboratorio. Hanno verificato che la regione di intrappolamento delle bolle funzionasse come previsto iniettando bolle nel dispositivo mentre misuravano i livelli di lattato nel sudore artificiale. Inoltre, le misurazioni non sono state influenzate dalla velocità del flusso di sudore e la risposta del sensore è rimasta stabile per circa due ore.
Infine, i ricercatori hanno testato il dispositivo su un volontario maschio che si è esercitato su una cyclette per quasi un’ora. Il sensore ha mostrato una correlazione della concentrazione di lattato compresa tra 1 e 50 mM, nonché una correlazione tra sudore e livelli di lattato nel sangue.
Nel complesso, i risultati di questo studio suggeriscono il potenziale dei sensori microfluidici indossabili per il monitoraggio dei biomarcatori del sudore durante l’esercizio.
«Poiché il sistema microfluidico del sensore del lattato proposto è fabbricato con un materiale morbido, flessibile e non irritante, potrebbe essere utilizzato per monitorare continuamente i livelli di lattato nel sudore, specialmente nello sport e in medicina». osserva il dottor Shitanda.
“I sensori di lattato indossabili possono diventare utili strumenti di gestione delle condizioni in sport come il calcio e il basket, consentendo ai team manager di sapere quando è meglio sostituire un giocatore”.
Solo il tempo dirà come saranno in futuro la gestione della formazione e il monitoraggio sanitario, man mano che i sensori indossabili diventeranno più capaci e affidabili.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
