Носимый сенсор определит степень опьянения по поту

С помощью ионофореза устройство стимулирует потоотделение, когда это нужно для анализа, после чего направляет образец пота на сенсор этанола

Возможно, через несколько лет фитнес-браслеты (подробнее о них можно прочитать в статье «Диагност, которого носят с собой»; «Химия и жизнь», 2017, №6) смогут напоминать хозяину не только о том, что ему стоит пройтись или, наоборот, снизить уровень физической нагрузки, но и о том, что ему не нужно больше пить. Химики из университета Цинциннати (США) разработали носимый сенсор, который определяет содержание этанола в крови человека, анализируя его пот («LabChip,» 2019; doi: 10.1039/c8lc01082j).

Исследователи из группы Джейсона Хейкенфельда показали, что содержание этилового спирта в крови и поте человека коррелирует, и разработали устройство, которое стимулирует потоотделение и измеряет содержание этанола каждые 25 секунд. Параллельное экспресс-определение концентрации этанола в крови у добровольцев, которых ради науки поили спиртным, с помощью стандартного дыхательного теста подтвердило надежность и точность нового прибора.

Изобретение американских химиков и инженеров — закрепленная на руке микрокапиллярная система — не только первое носимое устройство, позволяющее следить за содержанием этилового спирта в крови человека в режиме реального времени. Авторы говорят, что прибор можно адаптировать для мониторинга содержания в крови гормонов, лекарств и их метаболитов, а это может оказаться полезным для исследований в медицинской химии. Особенно удобно, что новый сенсор сам стимулирует выработку небольших количеств пота, необходимых для анализа.

Многие устройства, анализирующие компоненты пота, работают только при физических нагрузках и, таким образом, не подходят для мониторинга состояния человека, находящегося в покое. Устройство Хейкенфельда позволяет сенсору получить образец пота в любой момент. Для этого используется ионофорез — электрический ток небольшой силы, действуя на кожу совместно с лекарственным препаратом карбахолом, способствует выделению пота на небольшом участке кожи. Потоотделение можно стимулировать регулярно, чтобы проводить непрерывное изучение состава пота.

Анализ выполняли с помощью коммерчески доступного сенсора на этанол. Этот сенсор проводит количественное определение пероксида водорода, который образуется, когда фермент оксидаза, закрепленный на электроде сенсора, перерабатывает этанол. Еще одна сложность, с которой столкнулись исследователи, заключалась в переносе нанолитровых образцов пота на сенсор. Эту проблему удалось решить с помощью мягкого пористого материала, который впитывал пот как губка и быстро транспортировал его на сенсор, не давая образцу загрязниться.

Как отмечает Хейкенфельд, перспективная цель опробованной на этаноле технологии — разработка устройств для неинвазивного мониторинга химического состава крови в режиме реального времени. Предполагается, что корреляцию содержания этилового спирта в крови и поте можно объяснить небольшими размерами этой молекулы и ее способностью легко проходить через клеточные мембраны. В дальнейшем исследователи планируют установить, как соотносится содержание в крови и в поте таких больших жирорастворимых биологически активных молекул, как кортизол, эстроген и тестостерон, а также лекарственных препаратов и их метаболитов.

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 1/2019) на с. 8.