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普渡传感器比其他无创方法更好地测量尿酸水平

更快、更准确地测量尿酸水平可以更好地诊断、治疗和预后多种生理和心理状况

印第安纳州西拉斐特 – 普渡大学工程学院的研究人员已经发明并正在开发非侵入性医疗设备,以使某些生理和心理状况的监测和治疗更及时、更精确。

Ravi和Eleanor Talwar新星工业工程副教授Wenzhuo Wu表示,长期无创、重复监测人体汗液中的尿酸(UA)水平,可以对包括焦虑和高血压在内的多种疾病进行前所未有的诊断、治疗和预后。

“我和我的团队创造了新的无创可穿戴传感器,可以监测人体汗液中的尿酸水平,”吴说。“这些正在申请专利的传感器称为EPICS,具有更高的灵敏度和更好的可穿戴性,并且可以由比测量尿酸水平的传统传感器更便宜的材料制成。

有关该研究的论文已发表在同行评审的《纳米能源》杂志上。

尿酸的影响

Wu说,UA是人体制造的,是嘌呤代谢的最终产物。它还充当一种警报,将炎症作为免疫反应触发。

“UA浓度的变化可能表明生理疾病,如痛风,高尿酸血症和高血压,以及焦虑和抑郁等心理状况,”吴说。“最近的研究报告称,与异常UA水平相关的生理疾病影响着世界上大约1%-4%的人口,每年的医疗支出超过200亿美元。与异常UA水平相关的心理状况影响了8.74%的美国人口,每年花费337亿美元的相关医疗费用。

传统尿酸监测的弊端

wu-sensorlab普渡大学工业工程系Ravi和Eleanor Talwar新星副教授Wenzhuo Wu(右)和博士生Jing Jiang正在研究一种新型无创可穿戴传感器的基本表征,该传感器可监测人体汗液中的尿酸水平。Wu的研究可以对包括焦虑和高血压在内的几种疾病进行前所未有的诊断,治疗和预后。(普渡大学研究基金会照片/Jennifer Mayberry)
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Wu解释说,用于新陈代谢和营养控制的血液中UA水平有完善的临床测量方法。他还说他们有缺点。

“采血的侵入性以及样本采集和分析之间的延迟是主要障碍,尤其是对个性化的远程治疗,如预防突发和及时营养控制,”吴说。“监测汗液样本中的UA水平具有无创并提供实时结果的优点。”

Wu说,目前用于测量汗液中UA水平的可穿戴传感器有几个局限性,包括复杂的制造工艺,复杂的仪器,昂贵的原材料和不令人满意的性能。

“健康人汗液中的UA水平明显低于血液中的UA水平。这意味着传感器必须具有更高的检测限,“Wu说。此外,持续监测需要UA传感器与人体皮肤之间的密切接触,这对传感器的可穿戴性提出了进一步的要求。

Purdue EPICS 传感器

Wu和他的团队开发了EPICS,这是一种灵活的无创传感器,可以监测人体汗液中的尿酸。他们用氧化锌制造了传感器,氧化锌是一种无毒、生物相容性和电化学活性材料。

“我们的设计允许对UA进行非侵入性监测,并通过其他浪费的机械能(例如来自人体的机械能)来提高性能,”Wu说。“基本的压电催化原理也可以扩展到其他具有催化特性的压电材料,用于生物医学、制药和农业领域的高性能传感。”

自 2021 年夏天以来,Wu 和他的团队一直在普渡大学的 Flex 实验室测试了 EPICS。他说,结果显示,EPICS在测试中的表现优于传统的UA传感器。

“我们证明,EPICS器件在机械变形氧化锌纳米棒表面的UA电化学氧化过程中,通过压电催化增强了小的压缩应变,实现了UA传感性能的四倍增强,”Wu说。“EPICS器件表现出卓越的灵敏度和检测限,优于所有报道的柔性电化学UA传感器。”

Wu和研究团队将进行额外的测试,以验证EPICS的体载传感,并评估传感器随时间推移的性能。

Wu向普渡大学技术商业化创新办公室披露了传感器创新,该办公室申请了专利以保护知识产权。有兴趣开发和商业化创新的行业合作伙伴应联系 [email protected] 技术商业化办公室二级业务发展经理 Matt Halladay,了解跟踪代码 70183。

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普渡大学是一所规模卓越的公共研究机构。普渡大学跻身公立大学前 10 名,两所学院跻身美国前 4 名,以首屈一指的质量和规模发现和传播知识。超过 105,000 名学生在普渡大学学习,其中 50,000 名学生在西拉斐特校区亲自学习。普渡大学的主校区致力于可负担性和可及性,已连续 12 年冻结学费。了解普渡大学如何永不停止对下一个巨大飞跃的执着追求,包括其在印第安纳波利斯的第一个综合性城市校区、新的 Mitchell E. Daniels, Jr. 商学院和位于 https://www.purdue.edu/president/strategic-initiatives 的普渡大学计算中心。

关于普渡大学创新技术商业化办公室

普渡大学技术商业化创新办公室是美国领先的研究型大学中最全面的技术转让项目之一,该办公室提供的服务支持普渡大学的经济发展计划,并通过商业化、许可和保护普渡大学的知识产权使大学的学术活动受益。在 2022 财年,该办公室报告了 157 项交易,其中 237 项技术已签署,379 项披露已收到,169 项已颁发美国专利。该办公室由普渡大学研究基金会管理,该基金会获得了公立和赠地大学协会颁发的 2019 年创新和经济繁荣大学奖。2020 年,IPWatchdog Institute 将普渡大学在创业创建方面排名全国第三,在专利方面排名前 20 位。普渡大学研究基金会是一个私人的非营利性基金会,旨在推进普渡大学的使命。请联系 [email protected] 了解更多信息。

撰稿人/媒体联系人: 史蒂夫·马丁,[email protected]

源: 吴文卓, [email protected]

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2023/Q4/purdue-sensors-measure-uric-acid-levels-better-than-other-noninvasive-methods.html