Un inconvénient des capteurs médicaux qui testent la sueur humaine :vous devez transpirer.

La transpiration due à l'effort ou à une température ambiante étouffante peut être peu pratique pour certains patients et dangereuse pour d'autres. Et à moins qu'ils ne soient sur la deuxième étape du Tour de France, il est peu probable que les patients veuillent transpirer toute la journée au profit d'une lecture du capteur.

Mais des chercheurs de l'Université de Cincinnati ont mis au point une nouvelle façon de stimuler les glandes sudoripares sur un petit peau isolée afin que les sujets puissent rester au frais et à l'aise et vaquer à leurs occupations quotidiennes sans passer des heures sur un tapis roulant.

Le professeur de l'UC Jason Heikenfeld et le diplômé de l'UC Zachary Sonner ont mis au point un appareil de la taille d'un pansement qui utilise un stimulant chimique pour produire de la sueur, même lorsque le patient est détendu et frais. Les capteurs peuvent également prédire combien les patients transpirent, un facteur important dans la compréhension des hormones ou des produits chimiques mesurés par les biocapteurs. L'étude a été publiée le 25 juillet dans la revue Nanotechnology Laboratoire sur puce .

"Le défi n'est pas seulement de proposer de nouvelles percées technologiques comme celle-ci, mais aussi rassembler toutes ces solutions technologiques dans un dispositif fiable et manufacturable, " a déclaré Heikenfeld.

Il a co-fondé une société de biocapteurs, Systèmes eccrines, Inc., qui poursuit juste cela.

Les capteurs biomédicaux font partie d'une industrie des dispositifs médicaux évaluée à 88 milliards de dollars aux États-Unis, selon le cabinet d'études de marché IbisWorld. L'industrie est sur le point de connaître une croissance explosive au cours des cinq prochaines années avec l'avènement de nouvelles technologies et une concurrence croissante.

Heikenfeld a contribué au lancement de la société de biocapteurs de Cincinnati en 2013 avec l'aide du programme Technology Accelerator de l'UC. Il est directeur scientifique d'Eccrine System et a récemment été nommé vice-président adjoint des affaires entrepreneuriales et de la commercialisation des technologies d'UC.

Le travail de l'entreprise attire l'attention internationale en raison de la manière profonde dont il pourrait changer le diagnostic et le suivi de la santé, il a dit.

"Les médecins aimeraient savoir si les concentrations chimiques augmentent ou diminuent avec le temps, " Heikenfeld a dit. " Quelle était votre ligne de base avant de tomber malade ? Puis en mesurant l'évolution des concentrations, nous en savons encore plus sur votre état de santé ou sur la rapidité avec laquelle vous vous rétablissez."

L'analyse du sang est considérée comme l'étalon-or pour l'analyse biométrique. Mais les tests biométriques avec du sang sont invasifs et nécessitent souvent l'utilisation d'un laboratoire. Il est beaucoup plus difficile pour les médecins d'effectuer une surveillance continue du sang pendant des heures ou des jours.

La sueur offre une alternative non invasive, avec des marqueurs chimiques plus utiles pour surveiller la santé que la salive ou les larmes, dit Heikenfeld.

"Les gens ont longtemps ignoré la sueur parce que, bien qu'il puisse s'agir d'un fluide de meilleure qualité pour les biomarqueurs, vous ne pouvez pas compter sur y avoir accès, " Heikenfeld a déclaré. "Notre objectif était de mettre au point des méthodes pour stimuler la transpiration chaque fois que nécessaire, ou pendant des jours."

Heikenfeld, également directeur du Novel Devices Laboratory de l'UC, étudie le problème depuis sept ans. Les scientifiques disent que la sueur fournit une grande partie des mêmes informations utiles sur les patients que le sang. Le problème a toujours été d'obtenir le même échantillon cohérent que possible avec une prise de sang standard, il a dit.

"Nous pensons que les solutés que vous trouvez dans le sang, vous les trouverez dans la sueur, " a-t-il dit. " Nous avons postulé que pendant un certain temps et, dès maintenant, n'avons rien vu qui puisse changer notre hypothèse."

Tester la sueur a d'autres avantages possibles par rapport au sang, il a dit.

"Si vous faites une prise de sang, vous obtenez un point de données, " dit-il. " Dans de nombreux cas, les médecins aimeraient savoir si les concentrations augmentent ou diminuent avec le temps."

Pour l'étude, les chercheurs ont appliqué des capteurs et un gel contenant du carbachol, un produit chimique utilisé dans les collyres, à l'avant-bras de leur sujet pendant 2,5 minutes.

Ils ont utilisé trois méthodes pour obtenir les données des capteurs :le gel et les capteurs seuls et en combinaison avec un rembourrage en mousse à mémoire (pour offrir un meilleur contact entre le capteur et la peau) et l'iontophorèse, un courant électrique de 0,2 milliampères qui entraîne une infime quantité de carbachol dans la couche supérieure de la peau et stimule localement les glandes sudoripares mais ne provoque aucune sensation physique ni inconfort.

Ensuite, ils ont enregistré les données obtenues à partir de la sueur du sujet pendant 30 minutes à l'aide de capteurs mesurant les concentrations d'électrolytes de la sueur. Le carbachol a été efficace pour induire la transpiration sous le capteur pendant cinq heures. Heikenfeld a déclaré qu'une étude ultérieure avait généré avec succès des résultats de capteurs pendant plusieurs jours en utilisant ce processus pour stimuler la transpiration.

Ils ont utilisé un colorant sensible au pH pour observer les résultats. Le colorant orange est devenu bleu lorsqu'il a réagi avec la sueur. Cela a démontré que les glandes sudoripares étaient stimulées uniformément dans toute la zone du capteur.

"Ce travail représente un bond en avant significatif dans la technologie de détection de la sueur, " conclut l'étude.

"Imaginez pouvoir surveiller les patients cardiaques après leur sortie de l'hôpital, ou prévenir la déshydratation chez les athlètes ou même aider à s'assurer que votre corps reçoit les bonnes concentrations exactes d'un médicament d'ordonnance, " a déclaré Heikenfeld.

"L'objectif ultime est la commodité et la fiabilité pour les applications biomédicales, " a dit l'alun Sonner, auteur principal de l'article.

"L'objectif final est de faire passer l'idée d'un test sur banc à un appareil portable - peut-être pour les personnes occupant des emplois très stressants comme les pilotes de ligne - et de les analyser pour le stress, " dit Sonner. " Si vous êtes pilote, vous ne pouvez pas faire de prise de sang pendant que vous pilotez l'avion. Mais un capteur pourrait analyser la sueur afin que nous puissions commencer à comprendre comment leur corps réagit aux situations stressantes."

L'étude intervient à un moment où de nombreux consommateurs jouent un rôle plus actif dans la surveillance de leur propre chimie corporelle et utilisent une technologie portable pour suivre leurs progrès vers un objectif sportif ou de bien-être.

Les capteurs développés par UC pourraient aider à suivre les changements d'hormones telles que le cortisol, qui est libéré lorsque quelqu'un est stressé.

"Les niveaux de cortisol peuvent aider les entraîneurs à savoir à quel point ils doivent entraîner un athlète jusqu'à ce qu'ils les poussent trop loin, " il a dit.

C'est à ce moment-là que les performances sportives commencent à chuter tandis que le risque de blessure augmente considérablement, il a dit.

Les utilisations possibles vont bien au-delà des athlètes olympiques. Le laboratoire de recherche de l'US Air Force à la base aérienne de Wright-Patterson, un partenaire de recherche UC, est extrêmement intéressé par la mesure du cortisol chez les pilotes confrontés à des situations de stress mental et physique. Surveiller leur santé et leurs performances au fil du temps à l'aide de capteurs non invasifs serait extrêmement utile, dit Heikenfeld.

De même, cela pourrait être utile pour les patients qui souhaiteraient effectuer un suivi médical régulier à domicile après une intervention chirurgicale, dit Sonner.

"C'est particulièrement utile pour les visites de suivi où normalement il y a un certain type de test sanguin qui doit être fait. Ils pourraient plutôt porter un patch jetable pendant 20 minutes, " a déclaré Sonner.

Et économiser le temps et l'argent d'un voyage inutile au laboratoire de sang ou au cabinet du médecin :ça vaut vraiment le coup.