۲۰ جولای ۲۰۲۶ - حسگرهای شیمیایی پوشیدنی میتوانند پایش مداوم سلامت را امکانپذیر کنند، اما اندازهگیریهای طولانیمدت در مایع میانبافتی (ISF) با سه چالش اصلی روبرو هستند:اتمام سریع باتری (مصرف توان بالا)، خطای اندازهگیری ناشی از واکنشهای جانبی (تداخل الکتروشیمیایی) و تغییر و ناپایداری در دقت نتایج (رانش سیگنال).
این تحقیق پیشگامانه، حاصل همکاری استراتژیک میان تیمهای مهندسی مواد و بیومدیکال در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و دانشگاه استنفورد است. این تیم با تلفیق دانش فوتونیک و الکتروشیمی، موفق شده است محدودیتهای بزرگ حسگرهای پوشیدنی فعلی، مانند مصرف بالای انرژی و تداخلهای الکتریکی ناشی از ولتاژهای خارجی را برطرف کند.
نوآوری کلیدی این گروه، استفاده از «نور مرئی» به عنوان محرک برای واکنشهای بیوشیمیایی در ریزسوزنهای هیدروژلی است. این رویکرد نه تنها باعث میشود دستگاه بدون نیاز به باتریهای سنگین و ولتاژهای مداوم (Zero-bias) کار کند، بلکه دقت پایش مواد حیاتی مانند اسید اوریک را در مایع میانبافتی (ISF) به طرز چشمگیری افزایش میدهد که گامی بزرگ برای مدیریت بیماریهای مزمن است.
در این مقاله، یک دستگاه پوشیدنی مجهز به ریزسوزن های فوتوالکتروشیمیایی با گیت نوری برای پایش شیمیایی بدون نیاز به ولتاژ مداوم (Zero-bias) در مایع میانبافتی زیرپوستی معرفی شده است. این دستگاه ترکیبی از یکلایه نرم و منعطفِ ریزسوزنهای هیدروژلیرسانا با تحملپذیری بالا در برابر تورم است که به راحتی روی پوست فرد قرار می گیرد. برخلاف دستگاههای قدیمی، این حسگر هوشمند به جای استفاده از جریان الکتریکی، با نور مرئی واکنشهای اکسایش-کاهش میانجیگری شده توسط اکسیژن را بدون نیاز به اعمال ولتاژ خارجی هدایت میکند که این امر باعث کاهش واکنشهای الکتروشیمیایی تداخلی و تقاضای توان شده و نتیجۀ آندقت بسیار بالاتر و تداخل کمتر در نتایج است. همچنین، این دستگاه به یک ماژول کوچک بلوتوث متصل میشود که تمام اطلاعات سلامتی شما را بهصورت بیسیم و خودکار، مستقیماً به گوشی یا پزشک شما میفرستد، بدون اینکه نیاز به باتریهای بزرگ یا سیمهای مزاحم باشد.
با استفاده از اسید اوریک به عنوان یک آنالیت نمونه، این پوشیدنی امکان خوانش بیسیم را تحت شرایط هیدراتاسیون (آبرسانی) و تغییر شکل مکانیکی فراهم نمود. اعتبارسنجی در مدلهای بیماری زنده بر روی موشهای صحرایی و موشهای آزمایشگاهی انجام شد که در آن دستگاه، دینامیک اسید اوریک را در بیماری مزمن کلیوی، هایپروریسمی دیابتی و درمان باکتریایی ردیابی کرد و روندها با اندازهگیریهای خون مطابقت داشت.
این معماری ریزسوزنیِ مبتنی بر گیت نوری، با بهرهگیری از ساختار ماژولار شامل تحریک نوری، ثبت جریان و انتقال بلوتوثی اطلاعات، امکان پایش طولانیمدت پارامترهای شیمیایی مایع میانبافتی را فراهم میسازد.
منبع:
https://www.nature.com/articles/s41467-026-75940-7