Инженеры UC San Diego создали прототип умного кольца для неинвазивного мониторинга глюкозы и биомаркеров по поту
Новый подход к носимой диагностике
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего представили прототип умного кольца, способного осуществлять неинвазивный мониторинг уровня глюкозы и других биохимических показателей через анализ пота с пальцев. Устройство передаёт данные в приложение на смартфоне и демонстрирует точность, сопоставимую с коммерческими системами непрерывного мониторинга глюкозы, требующими забора крови. Разработка опубликована в журнале Nature Communications, сообщают 3DNews, Лайфхакер и Хабр со ссылкой на пресс-релиз университета.
Технология осмотического гидрогеля и электрохимических датчиков
Главная особенность прототипа — возможность собирать пот без необходимости физической нагрузки или искусственного вызова потоотделения. Ведущий автор исследования Тамогна Саха разработал осмотический гидрогель — мягкий полимер, который использует безболезненный перепад давления для отвода пота от кожи. После этого электрохимические датчики кольца многократно анализируют образец для калибровки и определения концентрации веществ.
Устройство одновременно отслеживает до четырёх из шести доступных биомаркеров: глюкозу, кетоны, витамин С, мочевую кислоту, лактат и концентрацию алкоголя. Кетоны — кислоты, вырабатываемые печенью при расщеплении жиров вместо глюкозы; мочевая кислота образуется при расщеплении пуринов (красное мясо, морепродукты, пиво); лактат производится при расщеплении углеводов для получения энергии.
Конструкция и автономность
Корпус смарт-кольца напечатан из полимера на 3D-принтере. Внутри размещается электронная плата размером меньше пятирублёвой монеты. Питание обеспечивает специально разработанная перезаряжаемая батарея на основе оксида цинка и серебра, которая обеспечивает до 12 часов работы без подзарядки. Для сравнения: коммерческие Oura Ring 5 работают 8 дней, а Ultrahuman Ring Pro — до 15 дней на одном заряде.
Клиническая проверка и применение при диабете
Во время тестирования на здоровых волонтёрах и пациентах с сахарным диабетом 1-го типа измерения глюкозы с помощью умного кольца совпали с показаниями коммерческих глюкометров непрерывного мониторинга. Аналогичные результаты получены при сравнении данных о кетонах с коммерческим оборудованием.
Профессор Джозеф Ван, заведующий кафедрой химической и наноинженерии имени Айисо Юфэна Ли в Инженерной школе имени Джейкобса UC San Diego, подчёркнул особую ценность одновременного отслеживания глюкозы и кетонов: «Способность кольца непрерывно и одновременно отслеживать как глюкозу, так и кетоны значительно улучшит оптимальную дозировку инсулина при лечении диабета». Это критически важно для предотвращения кетоацидоза — опасного осложнения диабета.
Перспективы коммерциализации
На данный момент прототип имеет заметные ограничения: достаточно громоздкий форм-фактор и время автономной работы всего 12 часов. Однако команда разработчиков уверена, что эти проблемы решаемы при дальнейшей инженерии. По словам Тамогны Сахи, у исследователей пока нет планов по коммерциализации устройства — они намерены привлекать финансирование только после тщательной проверки работы прототипа в расширенных клинических испытаниях.
Разработка демонстрирует потенциал будущих носимых устройств для непрерывного мониторинга организма на молекулярном уровне, выходящего далеко за рамки традиционных биофизических параметров вроде пульса и насыщения кислородом.