Elektroniczna naklejka zasilana potem umożliwia pomiar witaminy C podczas trzymania kubka

Zespół inżynierów z University of California San Diego opracował elektroniczną naklejkę, która może monitorować poziom witaminy C u człowieka, wykorzystując do tego pot z opuszek palców – bez pobierania krwi, wizyt w laboratorium i bez baterii. Elastyczna naklejka, mocowana na zewnętrznej powierzchni kubka, zbiera śladowe ilości potu, gdy użytkownik trzyma naczynie w dłoni. W ciągu kilku minut system pozyskuje z potu wystarczająco dużo energii, aby przeprowadzić analizę poziomu witaminy C i bezprzewodowo przesłać wynik do pobliskiego laptopa.

Urządzenie opisano w czasopiśmie Biosensors and Bioelectronics.

„Przekształcając codzienne przedmioty, takie jak kubki czy butelki, w inteligentne czujniki, umożliwiamy ludziom uzyskiwanie w czasie rzeczywistym wglądu w kondycję zdrowotną bez zmiany codziennych nawyków” – powiedział współautor badania Patrick Mercier, profesor w Department of Electrical and Computer Engineering w UC San Diego Jacobs School of Engineering. „Zmierzamy w stronę przyszłości ‘unawareables’ – urządzeń niewidocznych i nieinwazyjnych, tak dyskretnych, że użytkownik zapomina, że w ogóle z nich korzysta. Wystarczy chwycić kubek, a można uzyskać bogaty zestaw danych o swoim zdrowiu”.

Niedożywienie i niedobory mikroskładników odżywczych nadal dotyczą milionów ludzi na całym świecie. Witamina C odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu układu odpornościowego, regeneracji tkanek i wchłanianiu żelaza. Testowanie jej poziomu wymaga jednak obecnie pobrania krwi, specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego i kosztuje w USA około 50 dolarów za test. Bariery te sprawiają, że częsta kontrola poziomu witaminy C jest dla wielu osób nieosiągalna.

Nowa naklejka stanowi proste, wygodne i niskokosztowe rozwiązanie. Zbudowana z elastycznego, samoprzylepnego polimeru integruje drukowane elementy elektroniczne. Porowaty hydrożel umieszczony na naklejce zbiera pot z opuszek palców. Wbudowane ogniwo biofuelowe przekształca związki chemiczne obecne w pocie w energię elektryczną, która zasila specjalnie zaprojektowaną płytkę drukowaną i czujnik witaminy C. Płytka odczytuje sygnały z czujnika i przesyła dane bezprzewodowo za pomocą technologii Bluetooth Low Energy.

„Większość ludzi otrzymuje migawkowy obraz swojego zdrowia raz w roku podczas wizyty u lekarza. Nasze ciała zmieniają się jednak znacznie częściej” – powiedział Mercier. „Chcemy, aby dostęp do danych zdrowotnych był tak prosty i częsty, jak trzymanie porannego kubka kawy czy butelki soku pomarańczowego”.

Kolejną istotną cechą naklejki jest możliwość generowania energii bez konieczności wysiłku fizycznego. Opuszki palców, mimo niewielkiego rozmiaru, należą do najbardziej aktywnych obszarów ciała pod względem produkcji potu – każda zawiera ponad tysiąc gruczołów potowych i może wytwarzać od 100 do 1000 razy więcej potu niż większość innych obszarów skóry. Ten ciągły strumień naturalnej perspiracji zapewnia stabilne źródło energii, umożliwiając działanie naklejki nawet wtedy, gdy użytkownik pozostaje w spoczynku.

Ponieważ system nie wymaga baterii, może być produkowany niskim kosztem – potencjalnie za kilka centów za sztukę. Niska cena może sprawić, że przyszłe wersje naklejki będą jednorazowe i szeroko dostępne, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach.

Prace powstały we współpracy laboratoriów Merciera i Josepha Wanga, profesora w Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering w UC San Diego Jacobs School of Engineering. Technologia opiera się na wcześniejszych rozwiązaniach zespołu Wanga, takich jak czujniki biochemiczne przypominające tatuaże czy urządzenia zasilane potem z opuszek palców, oraz na ultraniskoenergetycznych, bezbateryjnych systemach bezprzewodowych rozwijanych w laboratorium Merciera.

W testach urządzenie przyklejone do jednorazowego kubka skutecznie monitorowało zmiany poziomu witaminy C po przyjęciu suplementu lub wypiciu soku pomarańczowego. Naklejka działała ponad dwie godziny, korzystając wyłącznie z energii uzyskanej z potu.

„To eleganckie rozwinięcie naszej wcześniejszej technologii opartej na pocie z opuszek palców w kierunku bezwysiłkowego, ciągłego monitorowania osobistego stanu odżywienia i zdrowia” – powiedział Wang, współautor badania. „Przenosząc czujniki ze skóry na powierzchnię codziennych przedmiotów, takich jak kubki czy butelki, poszerzamy granice technologii wearables”.

Zespół planuje teraz rozszerzyć możliwości technologii o pomiar kolejnych składników odżywczych i biomarkerów. Przyszłe wersje naklejki mogłyby przesyłać dane bezpośrednio do smartfonów lub smartwatchy, zapewniając płynny, bieżący wgląd w dane zdrowotne przez całą dobę.

Źródło: Biosensors and Bioelectronics, A smart cup for wireless, biofuel-powered, sweat-based vitamin C sensing
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2025.118100