Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Ołówek i kawałek papieru – to wystarczy by stworzyć czujniki monitorujące stan naszego zdrowia

Recommended Posts

Pewnego dnia będziemy mogli monitorować stan swojego zdrowia używając do tego celu... ołówka i rysując nim urządzenie bioelektroniczne. Tak przynajmniej obiecują naukowcy z University of Missouri, którzy dowiedli, że ołówek i kawałek papieru to wszystko, czego potrzeba, by stworzyć urządzenie do monitorowania stanu zdrowia.

Profesor Zheng Yan zauważa, że wiele komercyjnych urządzeń biomedycznych umieszczanych na skórze składa się z dwóch podstawowych elementów: modułu biomedycznego oraz stanowiącego podłoże elastycznego materiału, który zapewnia mocowanie do skóry i kontakt z nią.

Standardowy sposób produkcji takich urządzeń jest złożony i kosztowny. W przeciwieństwie do tego nasza technika jest tania i bardzo prosta. Możemy stworzyć takie urządzenie za pomocą papieru i ołówka, mówi Yan.

Warto pamiętać, że wkład ołówków stanowi głównie grafit. Naukowcy zauważyli, że ołówki zawierające ponad 90% grafitu są w stanie przewodzić duże ilości energii, jaka powstaje w wyniku tarcia rysika o papier. Szczegółowe badania wykazały, że do stworzenia na papierze różnych urządzeń biomedycznych najlepsze są ołówki, w których rysiku jest 93% grafitu. Yan zauważył też, że pomocny może być biokompatybilny klej w spraju, który można nałożyć na papier, by lepiej przylegał do skóry.

Naukowcy mówią, że ich odkrycie może mieć olbrzymie znaczenie dla rozwoju taniej, domowej diagnostyki medycznej, edukacji czy badań naukowych. Na przykład jeśli ktoś ma problemy ze snem, jesteśmy w stanie narysować biomedyczne urządzenie, które pomoże monitorować sen tej osoby, stwierdza Yan. Dodatkową zaletą takich urządzeń jest fakt, że papier bardzo szybko ulega biodegradacji, więc produkcja tego typu czujników nie będzie wiązała się z wytwarzaniem zalegających odpadów.

Autorzy badań twierdzą, że w ten sposób można będzie tworzyć czujniki temperatury, czynności elektrycznej mięśni i nerwów obwodowych, pracy układu krążenia, czujniki oddechu, urządzenia monitorujące pH potu, zawartość w nim glukozy czy kwasu moczowego i wiele innych urządzeń. Jakość przekazywanych przez nie sygnałów jest porównywalna z komercyjnie dostępnymi czujnikami. Całość zaś zasilana będzie dzięki wilgoci obecnej w powietrzu. Jak zauważyli naukowcy, pojedyncze narysowane ołówkiem urządzenie o powierzchni 0,87 cm2 może dzięki wilgotności powietrza generować przez 2 godziny napięcie sięgające 480 mV.

Opisujący badania Yana artykuł Pencil-paper on-skin electronics został opublikowany w PNAS. Badania były finansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Każdy chromosom ludzkiego organizmu jest zakończony sekwencjami telomerowymi. Ponieważ skracają się one przy każdym podziale komórki, przyciągały od lat wyobraźnię badaczy. Stawiali oni sobie pytanie: co stanie się, kiedy telomery skrócą się tak bardzo, że podział będzie niemożliwy? W istocie, związek między skracaniem telomerów a maksymalną liczbą podziałów komórki (limitem Hayflicka) został potwierdzony. Istnieje zatem związek między długością telomerów a starzeniem się.
      Wiele chorób ma cechy przyspieszonego starzenia – dezorganizacji procesów, które normalnie utrzymują równowagę niezbędną dla funkcjonowania organizmu. Wobec tego można też postulować, że długość telomerów mogłaby okazać się przydatna w medycynie, służąc jako marker stanu zdrowia.
      Krótsze telomery leukocytarne to eksperymentalny biomarker ryzyka sercowo-naczyniowego [1], w znacznym stopniu niezależny od typowych czynników ryzyka ocenianych w wywiadzie i analizach biochemicznych. Może to być pośrednio związane z czynnikami dietetycznymi, jako że większa długość telomerów koreluje ze spożyciem warzyw i owoców [2], większą aktywnością fizyczną [3] i czystością powietrza [4]. Jednak liczba chorób, w których wykazano zmiany długości telomerów, jest obszerna.
      Większa długość telomerów w tkance raka piersi jest związana z lepszą prognozą niezależnie od szeregu innych czynników zazwyczaj branych przy takiej ocenie pod uwagę [5]. Wykazano również zależność między długością telomerów a ryzykiem raka żołądka, chorobą Alzheimera i cukrzycą [10]. Telomery są krótsze u palaczy, proporcjonalnie do liczby paczkolat, a efekt ten zdaje się w jakimś stopniu utrzymywać nawet po zaprzestaniu palenia [6]. Zaburzenia wzrastania wewnątrzmacicznego korelują ze skróceniem telomerów łożyska [7]. Wiadomo także, że kobiety mają dłuższe telomery niż mężczyźni [8]. Osoby z krótszymi telomerami zdają się reagować silniejszą produkcją kortyzolu na czynniki stresowe [9].
      Temat długości telomerów jest również aktywnie zgłębiany w Polsce. W Klinice Gastroenterologii Dziecięcej i Chorób Metabolicznych Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu realizowany jest projekt Narodowego Centrum Nauki „Preludium” dotyczący długości telomerów w mukowiscydozie (2017/25/N/NZ5/02126). Mukowiscydoza jest najczęstszą poważną chorobą genetyczną w populacji osób białych.
      Polski program badań przesiewowych w kierunku mukowiscydozy należy do najlepszych na świecie (ok. 99% skuteczność). Dodatni wynik stwierdza się u ok. 1 na 5000 nowo urodzonych dzieci. Łącznie w Polsce na mukowiscydozę choruje ponad 2000 osób. Dzięki postępom w intensywnym leczeniu, jakie jest wymagane w tej chorobie, przeciętna długość życia polskich chorych wydłużyła się z ok. 20 lat dekadę temu do niemal 30 lat dziś. U znaczącej większości chorych można dokładnie poznać mutacje genu CFTR, którego mutacje są odpowiedzialne za chorobę. Niemniej, zależności między tymi mutacjami a przebiegiem choroby nie są ścisłe, co stanowi jedną z wielkich zagadek biomedycyny w ogóle. Z tego powodu potrzebne są dokładne narzędzia pozwalające charakteryzować chorych i przewidywać u nich przebieg choroby, a także uprzedzająco stosować odpowiednie interwencje.
      Prowadzone w Poznaniu badania mają na celu scharakteryzowanie długości telomerów oraz przebiegu klinicznego choroby w grupie dzieci i osób dorosłych z mukowiscydozą. Długość telomerów oznaczana jest metodą ilościowej reakcji polimerazy (qPCR), co wymaga znacznego stopnia precyzji. Publikacji wyników badań można spodziewać się w przyszłym roku. Tymczasem coraz wyraźniej widać, że telomery budzą szerokie zainteresowanie w środowisku naukowym i przyciągają uwagę jako potencjalne biomarkery. Ich wprowadzenie do praktyki będzie jednak wymagało licznych badań i weryfikacji przydatności w dużych grupach.
      Bibliografia
      1.     Haycock PC, Heydon EE, Kaptoge S, Butterworth AS, Thompson A, Willeit P. Leucocyte telomere length and risk of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis. BMJ. 8 lipiec 2014;349:g4227.

      2.     Rafie N, Golpour Hamedani S, Barak F, Safavi SM, Miraghajani M. Dietary patterns, food groups and telomere length: a systematic review of current studies. Eur J Clin Nutr. 2017;71(2):151–8.

      3.     Lin X, Zhou J, Dong B. Effect of different levels of exercise on telomere length: A systematic review and meta-analysis. J Rehabil Med. 8 lipiec 2019;51(7):473–8.

      4.     Miri M, Nazarzadeh M, Alahabadi A, Ehrampoush MH, Rad A, Lotfi MH, i in. Air pollution and telomere length in adults: A systematic review and meta-analysis of observational studies. Environ Pollut. styczeń 2019;244:636–47.

      5.     Ennour-Idrissi K, Maunsell E, Diorio C. Telomere Length and Breast Cancer Prognosis: A Systematic Review. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2017;26(1):3–10.

      6.     Astuti Y, Wardhana A, Watkins J, Wulaningsih W, PILAR Research Network. Cigarette smoking and telomere length: A systematic review of 84 studies and meta-analysis. Environ Res. 2017;158:480–9.

      7.     Niu Z, Li K, Xie C, Wen X. Adverse Birth Outcomes and Birth Telomere Length: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Pediatr. 2019;215:64-74.e6.

      8.     Gardner M, Bann D, Wiley L, Cooper R, Hardy R, Nitsch D, i in. Gender and telomere length: systematic review and meta-analysis. Exp Gerontol. marzec 2014;51:15–27.

      9.     Jiang Y, Da W, Qiao S, Zhang Q, Li X, Ivey G, i in. Basal cortisol, cortisol reactivity, and telomere length: A systematic review and meta-analysis. Psychoneuroendocrinology. 2019;103:163–72.

      10.     Smith L, Luchini C, Demurtas J, Soysal P, Stubbs B, Hamer M, i in. Telomere length and health outcomes: An umbrella review of systematic reviews and meta-analyses of observational studies. Ageing Res Rev. 2019;51:1–10.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy, na czele którego stali specjaliści z University of Edinburgh, zidentyfikował geny powiązane ze starzeniem się i wyjaśnia, dlaczego proces starzenia się przebiega tak różnie u różnych ludzi. Wyniki badań sugerują, że utrzymywanie odpowiedniego poziomu żelaza we krwi pomaga starzeć się lepiej i żyć dłużej.
      Naukowcy oparli swoje badania na na analizie danych genetycznych ponad miliona osób. Jesteśmy bardzo podekscytowani tymi wynikami. Mamy tutaj silną sugestię, że zbyt wysoki poziom żelaza we krwi zmniejsza liczbę zdrowo przeżytych lat oraz że utrzymywanie odpowiedniego poziomu żelaza pozwala kontrolować proces starzenia się. Sądzimy, że nasze odkrycia dotyczące metabolizmu żelaza pozwoli wyjaśnić, dlaczego spożywanie bogatego w żelazo czerwone mięso wiąże się z różnymi schorzeniami wieku starszego, jak na przykład z chorobami serca, mówi główny badać doktor Paul Timmers.
      Wraz z wiekiem nasz organizm powoli traci zdolność do homeostazy, czyli utrzymywania równowagi pomiędzy poszczególnymi parametrami. Brak tej równowagi jest przyczyną wielu chorób, a w końcu śmierci. Jednak przebieg procesu starzenia się jest bardzo różny u różnych ludzi. U niektórych pojawiają się poważne chroniczne schorzenia już w dość młodym wieku i ludzie ci szybko umierają, inni z kolei żyją w zdrowiu przez bardzo długi czas i do końca swoich dni są w dobrej kondycji.
      Autorzy najnowszych badań przyjrzeli się genom i odkryli dziesięć regionów odpowiedzialnych za długość życia, długość życia w zdrowiu oraz długość życia w idealnych warunkach. Naukowcy zauważyli, że istnieje silna korelacja pomiędzy tymi trzema czynnikami, a poziomem żelaza we krwi. Badania statystyczne przeprowadzone metodą randomizacji Mendla potwierdziły, że poziom żelaza ma najbardziej istotny wpływ na długość życia w zdrowiu.
      Na poziom żelaza we krwi wpływ ma nasza dieta. Zbyt wysoki lub zbyt niski jego poziom jest powiązany z chorobami wątroby, chorobą Parkinsona, a w starszym wieku wiąże się z obniżeniem zdolności organizmu do zwalczania infekcji. "Możliwości syntezy hemu spadają wraz z wiekiem. Jego niedobory prowadzą do akumulacji żelaza, stresu oksydacyjnego i dysfunkcji mitochondriów.
      Akumulacja żelaza pomaga patogenom w podtrzymaniu infekcji, co jest zgodne z obserwowaną u osób starszych podatnością na infekcje. Z kolei nieprawidłowa homeostaza żelaza w mózgu wiąże się z chorobami neurodegeneracyjnymi, jak choroba Alzheimera, Parkinsona czy stwardnienie rozsiane, piszą autorzy badań.
      Naukowcy zastrzegają, że kwestie te wymagają dalszych badań, ale już przewidują, że ich odkrycie może doprowadzić do opracowania leków, które zmniejszą niekorzystny wpływ starzenia się na zdrowie, wydłużą nie tylko ludzkie życie, ale też okres życia w zdrowiu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Matki przekazują swoim dzieciom kolor włosów, oczu czy choroby dziedziczne. Jak dowodzą najnowsze badania Wexner Medical Center na Ohio State University, mogą też przekazywać korzyści ze zdrowego trybu życia. Okazuje się bowiem, że nawet umiarkowana ilość ćwiczeń fizycznych w czasie ciąży i po niej zwiększa w mleku matki ilość składników, które redukują u dziecka ryzyko takich chorób jak cukrzyca, otyłość czy choroby serca.
      Już wcześniej nasze badania wykazywały, że aktywność fizyczna matki poprawia zdrowie dziecka. Chcieliśmy jednak poznać odpowiedź na pytanie, dlaczego tak się dzieje, mówi główna autorka badań, Kriston Stanford. Jako, że dysponujemy dowodami, iż mleko matki odgrywa tutaj zasadniczą rolę, chcieliśmy wyizolować te składniki, które poprawiają zdrowie dziecka.
      Na potrzeby swoich badań naukowcy badali myszy, których matki prowadziły mało aktywny tryb życia i karmili te myszy mlekiem matek, które w czasie ciąży były aktywne. Okazało się, że myszy odnosiły korzyści z picia takiego mleka. To zaś dowiodło, że korzyści zdrowotne są przekazywane za pośrednictwem mleka, a nie wyłącznie za pośrednictwem genów.
      W kolejnym etapie badań naukowcy przyjrzeli się mleku 150 kobiet. Odkryli, że w mleku tych pań, które w ciągu dnia przeszły dłuższy dystans, występuje więcek składnika o nazwie 3SL. Wzrost 3SL niekoniecznie był związany z intensywnością ćwiczeń. Zatem nawet aktywność fizyczna o umiarkowanej intensywności zwiększa ilość tego składnika w mleku, mówi profesor Stanford. Ćwiczenia fizyczne są bardzo korzystne dla zdrowia kobiety zarówno w czasie ciąży jak i po porodzie. A wszystko, co poprawia zdrowie matki, poprawia też zdrowie dziecka.
      Wiele jednak kobiet z różnych względów nie może karmić piersią lub też nie powinno ćwiczyć w czasie ciąży. Dlatego też naukowcy starają się wyizolować 3SL z mleka i chcą sprawdzić, czy z mleka aktywnych fizycznie kobiet można przygotować preparat, który pomoże dzieciom kobiet nieaktywnych fizycznie lub niekarmiących piersią.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Imperial College London opracowali czujnik, który pozwala monitorować parametry życiowe zwierząt i ludzi, odpowiednio, przez futro i ubranie. Zespół porównuje swój wynalazek do elastycznej głowicy stetoskopu.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Functional Materials wyliczają, że za pomocą ich rozciągliwego kompozytowego przetwornika akustycznego można monitorować np. tętno czy częstość oddechu. Nie przeszkadza przy tym sierść i do 4 warstw ubrania.
      Brytyjczycy uważają, że ich wynalazek przyda się nie tylko właścicielom zwierząt, ale i weterynarzom, którzy by monitorować stan zwierzęcia w czasie operacji, nie będą musieli golić jego futra. Ekipa wspomina też o usprawnieniu pracy psów tropiących, poszukujących bomb i zaginionych osób. W przypadku ludzi można by mierzyć parametry życiowe przez ubranie, bez kontaktu ze skórą.
      Uważa się, że ubieralne rozwiązania odegrają ważną rolę w monitorowaniu zdrowia i wczesnym wykrywaniu chorób. Nasza rozciągliwa, elastyczna propozycja to całkowicie nowy typ czujnika do monitorowania zdrowia zwierząt i ludzi przez sierść lub ubranie - podkreśla dr Firat Guder.
      W przypadku ludzi mamy sporo różnych urządzeń monitorujących, lecz dla psów, kotów i innych zwierząt nie ma obecnie zbyt wielu ubieralnych opcji. Brytyjczycy sugerują, że jednym z powodów jest to, że dzisiejsze rozwiązania nie spełniają swojej funkcji przez futro.
      Rozwiązanie zaprezentowane przez zespół z Imperial College London jest wytwarzane kilkuetapowo. Najpierw do formy wlewa się ciekły, odgazowany silikon. Gdy częściowo zastygnie (trwa to ok. 2 godzin), usuwa się go z formy i wypełnia demineralizowaną wodą. Na wodę ponownie wylewa się ciekły silikon, który całkowicie ją enkapsuluje. Następnie przy brzegu montuje się mikrofon z potrzebną elektroniką i na to nakłada się jeszcze jedną warstwę silikonu. Końcowym etapem jest montaż uprzęży.
      Czujnik [z kompozytowego materiału] działa jak elastyczny stetoskop, który wypełnia przerwy między sobą a podłożem, tak że nie występują bąble powietrza, które mogłyby tłumić dźwięk - wyjaśnia Yasin Cotur.
      Dźwięk jest przetwarzany na sygnał cyfrowy, przekazywany do pobliskiego przenośnego komputera.
      Na początku kompozytowy przetwornik przetestowano na symulowanych dźwiękach serca. Później eksperymenty (fonokardiografię) prowadzono na 5 ludzkich ochotnikach, którzy mieli na sobie do 4 warstw ubrania, i na psie - zdrowym labradorze - przyzwyczajonym do uprzęży. By dokładniej ocenić osiągi czujnika, podczas wykonywania fonokardiografii za jego pomocą elektryczną aktywność serca mierzono także za pomocą konwencjonalnej metody EKG (tutaj elektrody mocuje się do skóry). Oba zapisy dawały silnie skorelowane sygnały.
      Naukowcy podkreślają, że czujniki mogą znaleźć zastosowanie u psów tropiących. Są one trenowane, by namierzać urządzenia wybuchowe czy ludzi. Gdy znajdą np. bombę, powiadamiają opiekuna (siadają i zaczynają szczekać). Ich tętno i częstość oddechu rosną w oczekiwaniu na nagrodę. Brytyjczycy tłumaczą, że zachowanie powiadamiające może być trudne do ilościowego zmierzenia. Jeśli jednak za pomocą nowego czujnika zmierzy się normalne wartości tętna i częstości oddechu danego psa, wiadomo będzie, jak bardzo w danym momencie parametry te od nich odbiegają. Na podstawie pomiaru poziomu ekscytacji psa wbudowany algorytm będzie mógł określić siłę reakcji psa na wykrywany zapach i ustalić, jak bardzo zwierzę jest pewne, że znalazło dobry obiekt.
      Na razie urządzenie testowano tylko na psach i ludziach. Teraz badacze chcą przystosować je do innych zwierząt domowych, a także koni i trzody. Ekipa pracuje też nad zintegrowaniem czujnika ruchu, tak by dało się monitorować ruchy zwierzęcia w czasie rzeczywistym. Algorytm sztucznej inteligencji mógłby wskazywać, czy zwierzę stoi, siedzi czy leży, a także, w którą stronę jest zwrócone. Dane przekazywano by do aplikacji na smartfony. Dzięki temu właściciel wiedziałby, jak zwierzę się czuje i gdzie się w danym momencie znajduje.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Większość kobiet na świecie jest niezadowolonych z rozmiaru swoich piersi. To odkrycie, które ma znaczący wpływ na zdrowie i systemy opieki zdrowotnej. W Breast Size Satisfaction Survey (BSSS) pod kierunkiem profesora Virane Swamiego z Anglia Ruskin University, zaangażowanych było ponad 100 naukowców z całego świata, którzy przeprowadzili ankiety wśród 18 541 kobiet z 40 krajów.
      Jak czytamy w piśmie Body Image, naukowcy stwierdzili, że 48% kobiet chciałoby mieć większe piersi, 23% chce mieć mniejsze, a jedynie 29% kobiet jest zadowolonych z rozmiaru swojego biustu. MEdiana wieku kobiet biorących udział w badaniu wynosiła 34 lata.
      Kobiety, które nie są usatysfakcjonowane z wielkości piersi, przyznały też, że rzadziej badają piersi, co ma duże znaczenie w profilaktyce antynowotworowej. Ponadto okazało się również, że brak satysfakcji z rozmiarów biustu wiąże się też z gorszym dobrostanem, mniejszą samooceną i mniejszym poczuciem szczęścia. Jest też związane z większym prawdopodobieństwem niezadowolenia z własnej wagi i ogólnego wyglądu.
      Największy stopień niezadowolenia z rozmiarów biustu – czyli różnica pomiędzy rzeczywistym a wymarzonym rozmiarem – zaobserwowano u kobiet w Brazylii, Japonii, Chinach, Egipcie i Wielkiej Brytanii.
      Nasze badania pokazują, że większość kobiet na świecie może być niezadowolonych z rozmiarów swojego biustu. Ma to duże znaczenie dla zdrowia fizycznego i psychicznego kobiet, mówi profesor Swami.
      Nowotwór piersi to jedna z głównych przyczyn zgonów kobiet z powodów nowotworów. Słaba przeżywalność jest tutaj związana ze słabą samoświadomością. A niezadowolenie z rozmiarów biustu może prowadzić do stosowania strategii unikowych, które ograniczają świadomość własnego ciała, szczególnie, jeśli kobieta czuje się zawstydzona rozmiarem biustu. Podczas naszych badań znaleźliśmy bezpośredni związek pomiędzy niezadowoleniem z rozmiarów piersi i słabą ich świadomością, co przejawia się rzadszym ich badaniem i słabszym rozpoznawaniem zmian w piersiach, dodaje uczony.
      Uczeni stwierdzili też, że niezadowolenie z rozmiarów biustu spada z wiekiem. Niewykluczone, że starsze kobiety czują mniejszy nacisk na posiadanie idealnego biustu, albo też po urodzeniu dziecka i jego karmieniu piersią kobiety zaczynają postrzegać biust z bardziej utylitarnego, a nie estetycznego, punktu widzenia.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...