Zweetsensor-polshorloge biedt realtime monitoring van de lichaamschemie

Onderzoekers hebben een uniek polshorloge gemaakt dat meerdere modules bevat, waaronder een sensorarray, een microfluïdische chip, signaalverwerking en een gegevensweergavesysteem om chemicaliën in menselijk zweet te monitoren. Hun studie is gepubliceerd in het journaal ACS Nano.

“Het kan continu en nauwkeurig de kaliumspiegels (K⁺), natrium (Na⁺) en calcium (Ca²⁺) ionen, die zowel realtime als lange termijn trackingmogelijkheden bieden”, zegt senior onderzoeker prof. Huang Xingjiu van het Institute of Solid State Physics van de Hefei Institutes of Physical Sciences van de Chinese Academie van Wetenschappen.

Er is enorme vooruitgang geboekt op het gebied van zweetsensoren op basis van elektrochemische methoden, waardoor het gemakkelijker wordt om lichaamsveranderingen te volgen. De stabiliteit van de sensorchip is cruciaal voor het toepassingseffect en de levensduur ervan, wat de sleutel is tot een langdurige betrouwbare werking van de sensor.

Daarom concentreerden onderzoekers zich op het ontwerpen van een stabiele SC-interface als kerncomponenten, terwijl ze meerdere modules van de zweetsensor volledig integreerden om gelijktijdige en betrouwbare monitoring van meerdere doelionen mogelijk te maken.

In deze studie ontwikkelden onderzoekers in massa vervaardigde sensorarrays op basis van hiërarchische meerlaagse poriën verknoopte N-gedoteerde poreuze koolstof bekleed met gereduceerde grafeenoxide (NPCs@rGO-950) microsferen met hoge hydrofobiciteit als kern-SC. Dit maakte een zeer selectieve monitoring van K⁺Na⁺en Ca²⁺ ionen in menselijk zweet.

Met behulp van computertomografie en potentiële diffusiesimulatie van vaste stof-vaste grensvlakken ontdekten ze dat de diffusie van stoffen tussen vaste grensvlakken erg laag is en dat het vermogen om elektrische lading op deze grensvlakken op te slaan hoog is. Dit garandeert de uitstekende potentiële stabiliteit, omkeerbaarheid, herhaalbaarheid en selectiviteit van sensorarrays.

De betrouwbaarheid van dit horloge op de lange termijn is veelbelovend. Het kan de drie ionen in menselijk zweet gedurende meer dan zes maanden consistent monitoren en overtreft daarmee de stabiliteit van veel andere gerapporteerde sensoren.

Deze studie vertegenwoordigt een alomvattende benadering van materiaalontwerp, onderzoek naar interfacemechanismen, massaproductie van sensorchips en modulaire volledige integratie, waardoor volgens het team meer mogelijkheden worden geboden voor draagbare elektrochemische zweetsensoren.