Zaburzenia metaboliczne stają się coraz bardziej powszechne na całym świecie. Ich zdiagnozowanie wymaga zaangażowania placówki, w której krew zostanie pobrana, analizy w laboratorium i odpowiedniego opisu. W terenach zurbanizowanych nie jest to problemem, ale poza nimi jest już gdzieniegdzie gorzej. No i przede wszystkim — diagnozowanie takich chorób oraz ich monitorowanie w czasie rzeczywistym nie jest w pełni możliwe. Artykuł w Advanced Materials wskazuje jednak na pewne rozwiązanie tego problemu.
Naukowcy z University of Pittsburgh oraz University of Pittsburgh Medical Center zaproponowali w tym celu urządzenie wykorzystujące analizy przewodności krwi jako cieczy. Rozwój nanotechnologii otwiera nowe możliwości dla urządzeń typu "lab-on-a-chip", które mogą znacznie usprawnić diagnostykę i opiekę zdrowotną.
Przewodność elektryczna krwi jest ważnym wskaźnikiem stanu zdrowia organizmu, zależnym od stężenia elektrolitów — m.in. jonów sodu i chlorku. Owe elektrolity są kluczowe dla wielu procesów fizjologicznych i pomagają lekarzom w diagnozowaniu różnych schorzeń. Gdyby potraktować krew jako środowisko wodne, które zawiera cząsteczki mogące przewodzić lub hamować prąd elektryczny — taka analiza jest w pełni realna i uzasadniona.
Pewnym wyzwaniem w stworzeniu takiego "laboratorium na chipie" była polaryzacja elektrod i złożoność utrzymania odpowiedniej temperatury krwi. Pomiar przewodności przy częstotliwościach poniżej 100 Hz jest niestety trudny do realizacji. Zespół badawczy zaproponował więc "przenośne laboratorium", które tego typu analizy umożliwia. Urządzenie to wykorzystuje krew jako medium przewodzące w zintegrowanym nanogeneratorze tryboelektrycznym, który przekształca energię mechaniczną w elektryczną poprzez zjawisko tryboelektryfikacji. W skrócie: urządzenie to nie tylko analizuje krew, ale i pozyskuje "z niej" energię.
W systemie dochodzi do wymiany elektronów między materiałami, co skutkuje przeniesieniem ładunku i generowaniem napięcia. Naukowcy przeanalizowali napięcie generowane przez urządzenie w różnych warunkach obciążenia, aby określić przewodność elektryczną próbki krwi. Mechanizm zasilający się właściwie... sam (to nie perpetuum mobile!) umożliwia pełną miniaturyzację urządzenia, które może być używane wszędzie tam, gdzie tylko możliwe jest pobranie krwi: bez angażowania laboratorium.
Testy urządzenia pozwoliły stwierdzić, że wskazania takiego "przenośnego laboratorium" są naprawdę dokładne, wykonano na tej samej próbce tradycyjne procedury i wyniki pokrywały się. Tym samym, badacze uzyskali sprzęt, który nie dość, że zasila się "samodzielnie", to w dodatku jest miarodajny i precyzyjny w swoich wskazaniach. W ciągu najbliższych lat powinny pojawić się już zdatne do szerszego wykorzystania urządzenia, które będą w stanie określić istotne parametry krwi "na miejscu" - nawet w miejscach pozbawionych dostępu do dobrze wyposażonego laboratorium.
