Kompas w telefonie zmierzy poziom glukozy

Naukowcy z National Institute of Standards and Technology (NIST) w Boulder w stanie Kolorado postanowili sprawdzić czy kompas smartfona może być używany do analizy biomarkerów w płynach ustrojowych, krwi, pocie, moczu lub ślinie, w celu monitorowania lub diagnozowania chorób. Efekty okazały się zdumiewające.

• Kompas wewnątrz smartfona mierzy pole magnetyczne, może wykrywać małe, pobliskie magnesy i zmiany ich położenia, w tym taki, który zostanie umieszczone wewnątrz paska "inteligentnego żelu" nałożonego na telefon
• W przypadku glukozy hydrożel rozszerza się lub kurczy w zależności od stężenia cukru w cieczy. Jesli uda się przełożyć ten odczyt na liczbę, można skutecznie odczytać poziom glukozy lub pH
• Technika ta może zostać zaadaptowana do wykrywania innych biomarkerów lub cząsteczek

W badaniu potwierdzającym słuszność koncepcji naukowcy zmierzyli poziom glukozy w sangrii, pinot grigio i szampanie. Granica wykrywalności osiągnęła stężenia mikromolowe – na równi lub wręcz lepiej lepiej niż niektóre powszechnie stosowane czujniki glukozy, takie jak ciągłe monitory glikemii. Dokładnie zmierzyli również poziom pH kawy, soku pomarańczowego i piwa korzennego.

Co ma kompas do stężenia glukozy?

Kompas wewnątrz smartfonów to magnetometr — mierzy pola magnetyczne. Normalnie wykrywa pola magnetyczne Ziemi, ale może również wykrywać małe, pobliskie magnesy i zmiany ich położenia. Naukowcy umieścili mały magnes wewnątrz paska "inteligentnego hydrożelu – kawałka materiału, który rozszerza się lub kurczy" po zanurzeniu w roztworze.

- Gdy hydrożel zmniejsza lub powiększa swoją objetość, porusza magnes - wyjaśnił dr Gary Zabow, lider grupy w dziale fizyki stosowanej w NIST, który nadzorował badania. - Na przykład, jeśli hydrożel jest zaprojektowany tak, aby rozszerzał się, gdy roztwór jest kwaśny lub kurczył się, gdy jest zasadowy, może zbliżyć lub oddalić magnes od magnetometru telefonu, zapewniając wskaźnik pH. 

Testowany pasek hydrożelowy i roztwór umieszcza się w maleńkiej studzience zaciśniętej w pobliżu magnetometru smartfona.

- W przypadku glukozy hydrożel rozszerza się lub kurczy w zależności od stężenia cukru w cieczy. Przy odrobinie kalibracji i kodowania, aby przełożyć ten odczyt na liczbę, można skutecznie odczytać poziom glukozy lub pH – powiedział Zabow. Potrzebny jest tylko mały pasek hydrożelu, jak pasek testowy pH. Podobnie jak pasek testowy pH basenu, ten test ma być łatwy w użyciu i w takiej cenie.

Można wykrywać inne biomarkery

W dalszej kolejności zespół planuje przetestować paski z płynami biologicznymi. Jednak złożone płyny, takie jak krew, mogą stanowić wyzwanie, ponieważ inne obecne cząsteczki mogą reagować z paskiem i wpływać na wyniki.

- Może się zdarzyć, że trzeba będzie dostosować skład chemiczny hydrożelu, aby upewnić się, że jest on naprawdę specyficzny dla jednej biomolekuły i nie ma zakłóceń ze strony innych biomolekuł – tłumaczy Zabow.

Technika ta może zostać zaadaptowana do wykrywania innych biomarkerów lub cząsteczek, twierdzą naukowcy. Może być również używana do sprawdzania zanieczyszczeń chemicznych w wodzie z kranu, jeziora lub strumienia.

Perspektywa jest ekscytująca

Potrzebne są dalsze testy, aby potwierdzić, że metoda działa w płynach biologicznych, więc może minąć trochę czasu, zanim będzie dostępna do użytku klinicznego lub komercyjnego. Mimo to - perspektywa jest ekscytująca – powiedział dr Aydogan Ozcan, profesor bioinżynierii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. - Może to otworzyć nowe możliwości dla zaawansowanych zastosowań detekcyjnych w warunkach terenowych, a nawet w domu.

Postęp opiera się na coraz częstszych badaniach wykorzystujących smartfony jako potężne urządzenia medyczne w ręce pacjentów. Nowa aplikacja oparta na sztucznej inteligencji może wykorzystywać aparat w smartfonie do wykrywania raka skóry, podczas gdy inne aplikacje przeprowadzają testy poznawcze w celu wykrycia demencji. Aparaty w smartfonach mogą być nawet zaprzęgnięte do - zaawansowanych mikroskopów optycznych i czujników do poziomu, na którym moglibyśmy nawet zobaczyć i wykryć pojedyncze cząsteczki DNA za pomocą niedrogich przystawek optycznych – powiedział Ozcan.

Ponad sześć miliardów ludzi na całym świecie posiada smartfony. Czeka nas więc w najbliższej przyszłości rewolucja w autodiagnostyce.

Przeczytaj także: „AI usprawni diagnostykę rzadkich chorób genetycznych” i „Biomarkery rozwiązują problemy diagnostyczne”.