Οι ερευνητές δημιούργησαν έναν ειδικό εξαιρετικά λεπτό αισθητήρα, επιχρυσωμένο, που μπορεί να συνδεθεί απευθείας στο δέρμα χωρίς ερεθισμούς ή ενόχληση. Ο αισθητήρας μπορεί να μετρήσει διαφορετικούς βιοδείκτες ή ουσίες για να πραγματοποιήσει χημική ανάλυση στο σώμα. Λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία Raman, όπου το φως λέιζερ που στοχεύει στον αισθητήρα αλλάζει ελαφρώς ανάλογα με τις χημικές ουσίες που υπάρχουν στο δέρμα σε αυτό το σημείο. Ο αισθητήρας μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια ώστε να είναι εξαιρετικά ευαίσθητος και είναι αρκετά στιβαρός για πρακτική χρήση.

Η φορητή τεχνολογία δεν είναι κάτι καινούργιο. Ίσως εσείς ή κάποιος που γνωρίζετε φοράει smartwatch. Πολλά από αυτά μπορούν να παρακολουθούν ορισμένα θέματα υγείας όπως ο καρδιακός ρυθμός, αλλά προς το παρόν δεν μπορούν να μετρήσουν χημικά στοιχεία που θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα για ιατρική διάγνωση. Τα έξυπνα ρολόγια ή πιο εξειδικευμένες ιατρικές οθόνες είναι επίσης σχετικά ογκώδη και συχνά αρκετά δαπανηρά. Υποκινούμενη από τέτοιες ελλείψεις, μια ομάδα που αποτελείται από ερευνητές από το Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου του Τόκιο αναζήτησε έναν νέο τρόπο για να αντιληφθεί διάφορες συνθήκες υγείας και περιβαλλοντικά θέματα με μη επεμβατικό και οικονομικά αποδοτικό τρόπο.

«Πριν από μερικά χρόνια, συνάντησα μια συναρπαστική μέθοδο για την παραγωγή ισχυρών ελαστικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων από μια άλλη ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο», είπε ο Limei Liu, επισκέπτης μελετητής και επί του παρόντος λέκτορας στο Πανεπιστήμιο Yangzhou στο Κίνα. «Αυτές οι συσκευές περιστρέφονται από εξαιρετικά λεπτές κλωστές επικαλυμμένες με χρυσό, έτσι ώστε να μπορούν να στερεωθούν στο δέρμα χωρίς πρόβλημα, καθώς ο χρυσός δεν αντιδρά ούτε ερεθίζει το δέρμα με κανέναν τρόπο. Ως αισθητήρες, περιορίζονταν στην ανίχνευση κίνησης, ωστόσο, και αναζητούσαμε κάτι που θα μπορούσε να ανιχνεύσει χημικές υπογραφές, βιοδείκτες και φάρμακα. Έτσι, βασιστήκαμε σε αυτήν την ιδέα και δημιουργήσαμε έναν μη επεμβατικό αισθητήρα που ξεπέρασε τις προσδοκίες μας και μας ενέπνευσε να εξερευνήσουμε τρόπους για να βελτιώσουμε ακόμη περισσότερο τη λειτουργικότητά του».

Το κύριο συστατικό του αισθητήρα είναι το λεπτό πλέγμα χρυσού, καθώς ο χρυσός δεν αντιδρά, πράγμα που σημαίνει ότι όταν έρχεται σε επαφή με μια ουσία που η ομάδα θέλει να μετρήσει - για παράδειγμα έναν πιθανό βιοδείκτη ασθένειας που υπάρχει στον ιδρώτα - δεν αλλοιώνει χημικά αυτήν την ουσία. Αλλά αντ 'αυτού, καθώς το χρυσό πλέγμα είναι τόσο λεπτό, μπορεί να προσφέρει μια εκπληκτικά μεγάλη επιφάνεια για να συνδεθεί αυτός ο βιοδείκτης, και εδώ μπαίνουν τα άλλα εξαρτήματα του αισθητήρα. Καθώς ένα λέιζερ χαμηλής ισχύος είναι στραμμένο στο χρυσό πλέγμα , μέρος του φωτός λέιζερ απορροφάται και κάποιο μέρος ανακλάται. Από το φως που ανακλάται, το μεγαλύτερο μέρος έχει την ίδια ενέργεια με το εισερχόμενο φως. Ωστόσο, κάποιο εισερχόμενο φως χάνει ενέργεια στον βιοδείκτη ή σε άλλη μετρήσιμη ουσία και η διαφορά στην ενέργεια μεταξύ ανακλώμενου και προσπίπτοντος φωτός είναι μοναδική για την εν λόγω ουσία. Ένας αισθητήρας που ονομάζεται φασματόμετρο μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτό το μοναδικό ενεργειακό αποτύπωμα για να αναγνωρίσει την ουσία. Αυτή η μέθοδος χημικής ταυτοποίησης είναι γνωστή ως φασματοσκοπία Raman.

«Προς το παρόν, οι αισθητήρες μας πρέπει να ρυθμιστούν με ακρίβεια για να ανιχνεύουν συγκεκριμένες ουσίες και θέλουμε να προωθήσουμε την ευαισθησία και την ειδικότητα ακόμη περισσότερο στο μέλλον», δήλωσε ο Επίκουρος Καθηγητής Tinghui Xiao. «Με αυτό, πιστεύουμε ότι εφαρμογές όπως η παρακολούθηση της γλυκόζης, ιδανικές για πάσχοντες από διαβήτη, ή ακόμα και η ανίχνευση ιού, μπορεί να είναι δυνατές».

«Υπάρχει επίσης δυνατότητα για τον αισθητήρα να συνεργαστεί με άλλες μεθόδους χημικής ανάλυσης εκτός από τη φασματοσκοπία Raman, όπως η ηλεκτροχημική ανάλυση, αλλά όλες αυτές οι ιδέες απαιτούν πολύ περισσότερη έρευνα», δήλωσε ο καθηγητής Keisuke Goda. «Σε κάθε περίπτωση, ελπίζω ότι αυτή η έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε μια νέα γενιά βιοαισθητήρων χαμηλού κόστους που μπορούν να φέρουν επανάσταση στην παρακολούθηση της υγείας και να μειώσουν το οικονομικό βάρος της υγειονομικής περίθαλψης».