Зачем нужен датчик, который отслеживает уровень витамина С в организме

Команда Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала неинвазивный датчик, отслеживающий уровень витамина С в организме. С его помощью человек может получить высоко персонализированную информацию о ежедневном потреблении пищи и соблюдении диеты. Исследование было опубликовано в журнале ACS Sensors.

«Датчики традиционно использовались для отслеживания физической активности или для мониторинга патологий заболеваний, например, при диабете, – говорит автор исследования Джулиана Семпионатто. – Новый подход, основанный на ферментах, для отслеживания изменений уровня необходимого витамина, открывает новые границы в области носимых устройств». 

Почему уровень витамина С так важен? Витамин С является важным диетическим компонентом, который не может быть синтезирован организмом человека и поэтому попадает в него из пищи или с помощью витаминных добавок. Этот витамин важен для поддержания иммунитета и выработки коллагена, играет важную роль в заживлении ран, а также улучшает усвоение железа из растительных продуктов. 

Целью текущих исследований было выяснить, помогает ли витамин С в качестве антиоксиданта при лечении таких заболеваний, как рак и болезни сердца. Сейчас  в ходе нескольких клинических испытаний ученые исследуют способности витамина С влиять на выздоровление от COVID-19 – заболевания, вызванного новым вирусом SARS-CoV-2. 

Несколько прошлых исследований связывали высокие дозы витамина С, наряду с другими методами лечения, со снижением показателей смертности у пациентов с сепсисом и, в одном исследовании, с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) – оба распространенных состояния, наблюдаемых в серьезных случаях, когда пациентам с COVID-19 требуются интенсивная терапия и интубация. 

Если витамин С действительно помогает выздороветь от этой болезни, такой носимый датчик может позволить врачам и выздоравливающим пациентам контролировать уровень витамина С во время лечения и реабилитации, предоставляя возможность точно регулировать прием витаминов в соответствии с потребностями организма.

Из чего состоит устройство

Новое носимое устройство состоит из прикрепляемого к пользователю лейкопластыря, который снабжен системой для стимуляции потоотделения и имеет электродный датчик, предназначенный для быстрого определения уровня витамина С в поту. Для этого устройство оснащено гибкими электродами с ферментом аскорбатоксидаза. В присутствии витамина С фермент превращает его в дегидроаскорбиновую кислоту, и в результате потребления кислорода генерируется ток, который измеряется устройством.

Лабораторные тестирования и испытания на людях показали, что устройство очень чувствительно к обнаружению изменений в уровнях и динамике витамина С. Исследователи также проверили способность электродного детектора обнаруживать временные изменения витамина С в слезах и слюне, демонстрируя его перекрестную функциональность. Различия, наблюдаемые в динамике витамина С у разных людей, указывают на то, что устройство может использоваться для контроля индивидуальной диеты. 

«В конечном счете, такого рода устройства были бы полезны для контроля поведенческих изменений в диете и питании, – рассказала Джулиана Семпионатто. – Пользователь может отслеживать не только витамин С, но и другие питательные вещества – поливитамины, например. Новый эпидермальный пластырь поможет в оценке состояния питания, а также в выявлении и коррекции дефицита питательных веществ».