Новый носимый датчик отслеживает уровень витамина C в поте

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали носимый неинвазивный датчик для витамина C, который может стать новым, высокоперсонализированным инструментом для отслеживания ежедневного потребления питательных веществ и соблюдения диеты. Исследование опубликовано в выпуске ACS Sensors от 18 мая 2020 года.

«Носимые датчики традиционно использовались для отслеживания физической активности или мониторинга патологий, как при диабете», — говорит первый автор Жулиане Семпионатто. «Это первая демонстрация использования ферментного подхода для отслеживания изменений уровня необходимого витамина, что открывает новое направление в области носимых устройств».

«Носимые датчики редко рассматривались для целей прецизионного питания», — отмечает профессор Джозеф Ван.

Важность витамина C

Витамин C — важнейший компонент питания, поскольку он не синтезируется в организме человека и должен поступать с пищей или добавками. Витамин важен для поддержки иммунитета, выработки коллагена, улучшения усвоения железа из растительной пищи. Исследуется его потенциальная роль как антиоксиданта в лечении рака и сердечных заболеваний.

Особенно актуально, что витамин изучается в нескольких клинических испытаниях на предмет поддержки восстановления от COVID-19. Ряд прошлых исследований связывал высокие дозы витамина C со снижением смертности у пациентов с сепсисом и острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) — состояниями, часто встречающимися в тяжелых случаях COVID-19.

Если витамин C действительно помогает пациентам, такой носимый датчик мог бы помочь врачам и пациентам отслеживать его уровень во время лечения и восстановления, позволяя точно корректировать дозировку добавок.

Устройство

Новое устройство представляет собой адгезивный пластырь, который наклеивается на кожу. Он содержит систему для стимуляции потоотделения и электродный сенсор, предназначенный для быстрого обнаружения витамина C в поте. Гибкие электроды содержат фермент аскорбатоксидазу. При наличии витамина C фермент превращает его в дегидроаскорбиновую кислоту, а возникающее потребление кислорода генерирует ток, измеряемый устройством.

Тестирование in vitro и на четырёх добровольцах, употреблявших добавки и соки с витамином C, показало, что устройство обладает высокой чувствительностью для отслеживания изменений уровня и динамики витамина в течение двух часов. Исследователи также продемонстрировали способность датчика обнаруживать временные изменения витамина C в слезах и слюне. Наблюдаемые различия в динамике витамина у разных людей указывают на перспективность устройства для персонализированного питания.

«В конечном итоге такое устройство будет ценно для поддержки изменений в поведении, связанном с диетой и питанием», — говорит Семпионатто. Команда UC San Diego тесно сотрудничает с крупной глобальной компанией по питанию DSM.

«Несмотря на быстрое развитие носимых биосенсоров, их потенциал для персонализированного питания ещё не был продемонстрирован», — говорит Ван.

В свете острой необходимости в новых методах лечения COVID-19 команда также ищет способы быстрого внедрения этой технологии в клиническую практику, если витамин C действительно окажется полезным при лечении болезни.