رصد فعالیت های فیزیولوژیکی بدن با هدبند ورزشی نانویی - وبگردی طفره

به گزارش وبگردی طفره به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، دکتر طیبه مدرکیان عضو هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینا همدان گفت: کنترل اندازه یون سدیم یک شاخص مناسب برای تشخیص دی هیدراسیون یا کم آبی بدن ورزشکاران است. نانوساختار Na0.44MnO2 به علت توانایی برهمکنش با یون های سدیم، رسانایی الکتریکی، پایداری و هزینه ساخت کم به عنوان ماده فعال در ساخت حسگر پوشیدنی استفاده شد.

وی اضافه نمود: به منظور مشخص غلظت یون سدیم در نمونه عرق انسان، حسگر پتانسیومتریِ پوشیدنی ساخته شده در یک هدبند ورزشی تعبیه شد. این حسگر به صورت لحظه ای می تواند غلظت یون سدیم را به یک تلفن همراه به وسیله بلوتوث منتقل کند. این حسگر می تواند یون سدیم را در محدوده غلظتی 21/0 تا 54/24 میلی مولار در نمونه عرق مقدار گیری کند، که این گستره غلظتی محدوده فیزیولوژیکی این یون را پوشش می دهد.

مدرکیان خاطر نشان کرد: این حسگر پوشیدنی می تواند برای مقدار گیری غیرتهاجمی یون سدیم در عرق انسان به منظور مراقبت های بهداشتی و تشخیص بیماری استفاده گردد. بیشترین کاربرد این حسگرهای قابل حمل در صنایع پزشکی، مهندسی پزشکی، علوم تغذیه، نظامی و علوم ورزشی است. به عنوان مثال، برای تحلیلگران علوم ورزشی بسیار حائز اهمیت است که مقدار غلظت بعضی از یون های مهم در عرق فرد ورزشکار را در لحظه کنترل نمایند، زیرا غلظت بعضی از یون ها با عملکرد فیزیولوژیکی بدن در ارتباط است. غلظت لحظه ای این یون، اطلاعات فیزیولوژیکی مهمی را در خصوص عملکرد بدن در اختیار متخصصان قرار می دهد تا تصمیم گیری بهتری در خصوص درمان و یا تغذیه افراد داشته باشند.

پژوهشگر این طرح اضافه نمود: امکان تجاری سازی این محصول وجود دارد و با توجه به ویژگی های قابل حمل بودن، قیمت پایین، حساسیت بالا نسبت به یون سدیم و امکان ارسال نتایج حسگر به تلفن همراه، تجاری سازی این محصول می تواند به صنعت پزشکی یاری شایانی کند. در حال حاضر تجاری سازی این محصول به وسیله دانشگاه بوعلی سینا، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج)، شرکت شتابدهنده نیکتا شیمی و شرکت دانش بنیان فرین بهبود تشخیص در دست آنالیز است.

مدرکیان درباره ویژگی های نوآورانه این تحقیق گفت: مهم ترین مزیت این پژوهش نسبت به مطالعات مشابه، استفاده از روش پتانسیومتری به عنوان روش تشخیصی در ساخت حسگر است. حسگرهای پوشیدنی الکتروشیمیایی عمدتاً از روش های ولتامتری و یا آمپرومتری استفاده می نمایند. محدودیت های الکترونیکی باعث می گردد تا امکان قابل حمل کردن این حسگرها با چالش هایی همراه باشد. در حالی که برخلاف روش های ولتامتری و آمپرومتری، حسگرهای پوشیدنی بر پایه روش پتانسیومتری به راحتی به دستگاه های قابل حمل تبدیل می شوند.

وی خاطر نشان کرد: از دیگر مزایای این پژوهش می توان به رفاه حال فرد داوطلب در حین انجام آزمایش اشاره نمود. با توجه به این نکته که برای مشخص غلظت یون سدیم، نیازی به گرفتن نمونه خون و یا مایعات بینابینی نیست و تنها به وسیله عرق حاصل از فعالیت های روزمره، مقدار غلظت این یون سنجش می گردد، داوطلب احساس رفاه و آرامش در حین آزمایش دارد.

وی با اشاره به فرآیند استفاده از فناوری نانو در این طرح پژوهشی گفت: نانوساختار Na0.44MnO2 به علت داشتن توانایی برگشت پذیری پاسخ نسبت به یون Na+، یک ماده فعال حسگری برای ساخت حسگرهایی با کارایی بالا برای تشخیص غلظت های کم از یون سدیم در سیالات زیستی بدن است. گفتنی است که ساخت این نانوساختار به وسیله تکنیک های مشخصه یابی مختلف (XRD، FESEM، EDX و BET) تأیید شده است.

وی گفت: حفرات نانوساختار Na0.44MnO2 حساسیت بالایی به یون سدیم دارند و سایر یون های موجود در نمونه های عرق (مانند یون های پتاسیم، کلسیم و منیزیم) اجازه ورود به نانوساختار را ندارند. بنابراین حسگر پوشیدنی تهیه شده با نانوساختار Na0.44MnO2 به صورت گزینش پذیر به یون های سدیم پاسخ می دهد و یون های مزاحم نمی توانند پاسخ حسگر را مختل نمایند.

به گزارش وبگردی طفره، نتیجه همکاری پژوهشگران دانشگاه بوعلی سینا و دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج) به هدایت دکتر طیبه مدرکیان، دکتر عباس افخمی (اعضای هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینا) و دکتر حسن باقری (عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج)) که در قالب یک طرح تحقیقاتی مشترک بین دانشگاه بوعلی سینا و دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج) صورت گرفته در مقاله ای با عنوان Wearable Potentiometric Sensor Based on Na 0.44 MnO 2 for Non- invasive Monitoring of Sodium Ions in Sweat در نشریه ANALYTICAL CHEMISTRY به چاپ رسیده است.