Исследователи представят свои результаты сегодня на осеннем собрании Американского химического общества (ACS).

Литий не только необходимо принимать в определенной дозировке, но и пациенты часто с трудом принимают его по назначению и могут пропустить прием таблеток. Таким образом, когда кажется, что лекарство не действует, медицинские работники должны знать, сколько лекарств на самом деле проглатывает пациент. Но существующие варианты мониторинга имеют существенные недостатки. Например, забор крови дает точные результаты, но он является инвазивным и отнимает много времени. Счетчики таблеток, между тем, напрямую не измеряют потребление лекарства. Чтобы устранить эти ограничения, команда обратилась к другой жидкости организма.

"Хотя это может быть незаметно, человеческое тело постоянно выделяет пот, часто только в очень небольших количествах", - говорит Шую Лин, доктор философии, аспирант-исследователь, который совместно представляет работу с аспирантом Цзялун Чжу на встрече. "Небольшие молекулы, полученные из лекарств, включая литий, обнаруживаются в этом поту. Мы восприняли это как возможность разработать датчик нового типа, который мог бы обнаруживать эти молекулы".

"Одним касанием наше новое устройство может получать клинически полезную информацию на молекулярном уровне о том, что циркулирует в организме", - говорит Сэм Эмаминеджад, доктор философии, главный исследователь проекта, который находится в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). "Мы уже взаимодействуем с большим количеством сенсорной электроники, такой как смартфоны и клавиатуры, поэтому этот датчик может легко интегрироваться в повседневную жизнь".

Однако разработка датчика для обнаружения лития сопряжена с некоторыми техническими трудностями. Пот, как правило, присутствует только в незначительных количествах, но электрохимическое зондирование, необходимое для обнаружения заряженных частиц лития, требовало водной или водянистой среды. Чтобы обеспечить это, команда разработала гель на водной основе, содержащий глицерин. Этот дополнительный ингредиент предотвратил высыхание геля и создал контролируемую среду для электронной части датчика.

Чтобы улавливать ионы лития после того, как они прошли через гель, команда использовала ионоселективный электрод. Накапливающиеся ионы генерируют разницу в электрическом потенциале по сравнению с электродом сравнения. Исследователи использовали это различие, чтобы определить концентрацию лития, присутствующего в поту. Вместе эти компоненты составляют крошечный прямоугольный датчик, который меньше головки кнопки и может обнаружить литий примерно за 30 секунд. Датчик все еще находится на стадии предварительного тестирования, но в конечном счете исследователи предполагают включить его в более крупную, еще не разработанную систему, которая обеспечивает визуальную обратную связь с поставщиком медицинских услуг или пациентом.

После характеристики датчика с использованием искусственного кончика пальца команда набрала реальных людей для его тестирования, в том числе одного человека, получавшего режим лечения литием. Исследователи записали уровень лития у этого человека до и после приема лекарства. Они обнаружили, что эти измерения были близки к тем, которые были получены из слюны, которая, как показали предыдущие исследования, точно измеряет уровень лития. В будущем исследователи планируют изучить влияние лосьона и других средств для ухода за кожей на показания датчика.

Эта технология также находит применение не только в литии. Эмаминеджад разрабатывает аналогичные сенсорные датчики для контроля алкоголя и ацетаминофена, обезболивающего, также известного как тайленол^®, одновременно изучая возможность обнаружения других веществ. Комплексные сенсорные системы могут включать дополнительные функции, такие как шифрование, защищенное отпечатком пальца, или, для веществ, склонных к злоупотреблению, роботизированную систему дозирования, которая отпускает лекарства только в том случае, если у пациента низкий уровень в крови.

Исследователи признают поддержку и финансирование со стороны Национального научного фонда, Фонда мозга и поведения, Точных передовых технологий и систем здравоохранения для недостаточно обслуживаемых групп населения и Школы инженерных и прикладных наук Генри Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.