Une équipe de l'Université de Californie à San Diego a développé un appareil portable, capteur de vitamine C non invasif qui pourrait fournir un nouveau, option hautement personnalisée permettant aux utilisateurs de suivre leur apport nutritionnel quotidien et leur adhérence alimentaire. L'étude a été publiée le 18 mai numéro 2020 de Capteurs ACS .

"Les capteurs portables se sont traditionnellement concentrés sur leur utilisation dans le suivi de l'activité physique, ou pour le suivi de pathologies pathologiques, comme dans le diabète, " a déclaré le premier auteur Juliane Sempionatto, un doctorat Candidat en nano-ingénierie dans le laboratoire de Joseph Wang à l'UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Il s'agit de la première démonstration de l'utilisation d'une approche basée sur les enzymes pour suivre les changements dans le niveau d'une vitamine nécessaire, et ouvre une nouvelle frontière dans le domaine des appareils portables."

« Les capteurs portables ont rarement été envisagés pour une nutrition de précision, " a déclaré Joseph Wang, professeur de nano-ingénierie et directeur du Center of Wearable Sensors de l'UC San Diego.

Pourquoi la vitamine C est importante

La vitamine C est un composant alimentaire essentiel, car il ne peut pas être synthétisé par le corps humain et doit être obtenu via notre alimentation ou via des suppléments vitaminiques. La vitamine est importante pour soutenir la santé immunitaire et la production de collagène, un acteur incontournable de la cicatrisation, ainsi que l'amélioration de l'absorption du fer des aliments à base de plantes. Des recherches en cours examinent si le rôle de la vitamine en tant qu'antioxydant pourrait soutenir son utilisation dans le traitement de maladies comme le cancer et les maladies cardiaques.

Le plus pressant, la vitamine est étudiée dans plusieurs essais cliniques pour son potentiel à soutenir la récupération de COVID-19, la maladie causée par le nouveau virus SARS-CoV-2. Une poignée d'études antérieures ont établi un lien entre des doses élevées de vitamine C, parallèlement à d'autres traitements, à des taux de mortalité réduits chez les patients atteints de sepsis et, dans une étude, syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) - deux affections courantes observées dans les cas graves où les patients atteints de COVID-19 nécessitent des soins intensifs et une intubation.

Si la vitamine C aide les patients à se remettre de la maladie, un tel capteur portable pourrait aider les médecins et les patients en convalescence à suivre leurs niveaux de vitamine C pendant le traitement et la convalescence, fournir une opportunité aux prestataires de soins de santé d'ajuster précisément la supplémentation en vitamines pour répondre aux besoins d'un patient.

L'appareil portable

Le nouveau dispositif portable se compose d'un patch adhésif qui peut être appliqué sur la peau d'un utilisateur, contenant un système pour stimuler la transpiration et un capteur d'électrode conçu pour détecter rapidement les niveaux de vitamine C dans la sueur. Faire cela, le dispositif comprend des électrodes flexibles contenant l'enzyme ascorbate oxydase. Lorsque la vitamine C est présente, l'enzyme le convertit en acide déhydroascrobique et la consommation d'oxygène qui en résulte génère un courant qui est mesuré par l'appareil.

Des tests in vitro et des tests sur quatre sujets humains ayant consommé des suppléments de vitamine C et des jus de fruits contenant de la vitamine C ont montré que l'appareil était très sensible à la détection des changements dans les niveaux et la dynamique de la vitamine lorsqu'il était suivi sur deux heures. Les chercheurs ont également testé la capacité du détecteur d'électrode à détecter les changements temporels de vitamine C dans les larmes et la salive, démontrant sa transversalité. Les différences observées dans la dynamique de la vitamine C chez différents sujets humains indiquent que l'appareil est prometteur pour des applications de nutrition personnelle.

"Finalement, ce type de dispositif serait précieux pour accompagner les changements de comportement autour de l'alimentation et de la nutrition, " a déclaré Sempionatto. " Un utilisateur pourrait suivre non seulement la vitamine C, mais d'autres nutriments—un patch multivitaminé, si vous voulez. C'est un domaine qui continuera de croître rapidement. » L'équipe de l'UC San Diego collabore étroitement avec une grande entreprise mondiale de nutrition DSM en vue de l'utilisation de capteurs portables pour la nutrition personnelle.

"Malgré le développement rapide des biocapteurs portables, le potentiel de ces dispositifs pour guider la nutrition personnalisée n'a pas encore été signalé, " a déclaré Wang. " J'espère que le nouveau patch épidermique facilitera l'utilisation de capteurs portables pour les évaluations non invasives de l'état nutritionnel et le suivi de l'absorption des nutriments pour détecter et corriger les carences nutritionnelles, évaluer le respect des apports vitaminiques, et soutenir le changement de comportement alimentaire."

Avec le besoin pressant de développer de nouveaux traitements pour COVID-19, l'équipe cherche également des moyens d'intégrer rapidement cette technologie en milieu clinique, dans le cas où la vitamine C s'avère être un traitement utile pour la maladie.