Tvoj pot je medicínske „zlato“. AI z neho vyčíta stres a choroby

Technológie nositeľných zariadení sa posúvajú do fázy, o ktorej ešte pred pár rokmi hovorili iba futuristi. Vedci dnes skúmajú tekutinu, ktorú máme všetci na koži – pot – ako kľúč k pochopeniu našej fyziológie.

Najnovší výskum publikovaný v Journal of Pharmaceutical Analysis naznačuje, že práve v kombinácii s umelou inteligenciou môže táto nenápadná biologická stopa úplne zmeniť spôsob, akým sledujeme vlastné zdravie. O výskume informoval web Science Daily.

Pot ako zdroj dát, nie prekážka

Pot obsahuje široké spektrum biologických signálov a podľa výskumu, na ktorý upozorňuje štúdia, môže spojenie potu, AI a moderných senzorov zásadne pretvoriť monitorovanie denných fyziologických procesov.

Autori poukazujú na to, že takéto senzory by dokázali v reálnom čase sledovať hladiny hormónov, zdravotných biomarkerov či dokonca množstvo liečiv v tele. Podľa výsledkov výskumu by mohli tiež pomôcť odhaliť skoré štádiá ochorení, ako sú Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, rakovina či cukrovka.

Jednou z hlavných výhod je jednoduchosť zberu: „Zber potu je bezbolestný, jednoduchý a neinvazívny,“ vysvetlila spoluautorka štúdie, analytická chemička Dr. Dayanne Bordin z University of Technology Sydney (UTS). „Je to atraktívna alternatíva k krvi či moču, najmä pre nepretržité monitorovanie v reálnom čase,“ dodáva.

Inteligentné náplasti a rastúci trh nositeľných technológií

Odborníci pozorujú dramatický nárast záujmu o zariadenia, ktoré dokážu analyzovať pot podobne, ako dnešné smart hodinky sledujú kroky či srdcový tep. Bordin pripomína: „Každý, kto už dnes sleduje svoje zdravie cez nositeľné zariadenia, ako sú napríklad hodinky Apple Watch, by mal záujem aj o informácie, ktoré dokáže poskytnúť pot.“

Na trhu už existujú prvé pokusy – napríklad Gatorade sweat patch, jednorazová náplasť spojená s aplikáciou, ktorá vyhodnocuje rýchlosť potenia a stratu sodíka. Rozmach technológií, ako sú mikrofluidika, ohybné elektronické materiály či bezdrôtové prenosy, umožnil vytvoriť novú generáciu ultraľahkých senzorov, ktoré sa priamo prikladajú na pokožku a zhromažďujú pot nepretržite.

Ak sa tieto nositeľné zariadenia spoja s umelou inteligenciou, môžu interpretovať zložité chemické vzorce a poskytnúť používateľom personalizované zdravotné informácie či včasné varovania pred zdravotnými komplikáciami.

AI mení hru – od športovcov po chronických pacientov

Športovci by podľa štúdie mohli technológiu využívať na kontrolu straty elektrolytov počas záťaže alebo na preukázanie bezdrogového stavu. Ľudia s cukrovkou zas v budúcnosti nemusia potrebovať vpichy – hladinu glukózy by im mohla merať pokožka.

„Pot je málo využívaná diagnostická tekutina,“ pripomína spoluautorka Dr. Janice McCauley z UTS Faculty of Science. Dodáva, že schopnosť merať viac biomarkerov naraz a okamžite ich odosielať bezdrôtovo otvára obrovský potenciál pre preventívnu medicínu.

K tomu podotýka: „Rok 2023 sa niesol v znamení evolučného skoku v umelej inteligencii… čo umožnilo zlepšiť diagnostickú presnosť aj terapeutickú účinnosť.“

Moderné AI systémy už dokážu prepájať veľké súbory dát a rozpoznávať chemické signály, ktoré korelujú s konkrétnymi fyziologickými stavmi. Kľúčovým míľnikom bude prepojenie týchto schopností s energeticky nenáročnými zariadeniami, ktoré budú bezpečne prenášať údaje.

Tím z UTS momentálne skúma samotnú fyziológiu potu a vytvára mikrofluidné systémy schopné analyzovať extrémne malé koncentrácie markerov, ako sú glukóza či kortizol. Hoci sa vývoj stále nachádza vo fáze prototypov, priemysel o technológiu prejavuje rastúci záujem.

Dr. Bordin k tomu dodáva: „Nie sme ďaleko od budúcnosti, keď vám vaše nositeľné zariadenie povie, že máte vysoké hladiny stresových hormónov… a podľa dlhodobého sledovania aj to, či vám hrozia chronické zdravotné problémy.“

Náplasť dokáže analyzovať biomarkery z potu

V minulosti sme informovali o ďalšej inovácii, ktorá môže zmeniť každodenný život miliónov ľudí. Tím z Pensylvánskej štátnej univerzity vyvinul zariadenie, ktoré vyzerá ako bežná náplasť, no dokáže presne analyzovať biomarkery z potu. Portál EurekAlert upozornil, že ide o technológiu, ktorá môže zásadne zjednodušiť diagnostiku diabetu aj ďalších ochorení.

Nositeľný senzor pracuje aj vtedy, keď sa človek takmer nepotí, teda pri sedení, nečinnosti alebo bežných aktivitách. Výskumníčka Farnaz Lorestani zdôrazňuje, že „pot ponúka zdroj biomarkerov, ktoré môžeme monitorovať prostredníctvom neinvazívnych systémov takmer v reálnom čase“.

Senzor sa zameriava najmä na detekciu laktátu, teda molekuly, ktorá je kľúčová pre metabolizmus a môže naznačovať nedostatok kyslíka v tkanivách. Laktát môže zároveň signalizovať diabetes či prediabetes, no aj stavy, ako sú sepsa alebo zlyhanie orgánov.

Ako vedci zvýšili citlivosť zariadenia

Bežný človek pri nízkej aktivite vytvorí len 10 až 100 nanolitrov potu za minútu na štvorcový centimeter pokožky, čo je omnoho menej než kvapka slzy. Predchádzajúce zariadenia si s takýmto množstvom nevedeli poradiť. Výskumníci preto nahradili klasický hydrogél granulovaným hydrogélom, ktorý tvorí sieť mikrogélových častíc s oveľa vyššou absorpčnou schopnosťou.

Lorestani vysvetľuje, že „pórovité médium v granulovanom hydrogélovom lešení zvyšuje absorpčnú kapacitu… ide o rovnaký jav, ktorý odvádza vodu z koreňov rastliny“. Tím zároveň upravil mikrofluidnú komoru do kompaktnej špirály, čím sa zväčšil povrch na zachytávanie potu a zlepšil jeho transport k senzoru.

Jednoduché použitie a budúcnosť bez ihiel

Náplasť sa jednoducho prilepí na kožu pomocou bezpečného lepidla a okamžite začína zbierať pot, ktorý následne putuje k vysoko citlivému senzoru z laserom indukovaného grafénu. Ten dokáže identifikovať prítomnosť laktátu v priebehu približne dvoch hodín, a to pri sedení, chôdzi aj cvičení. Vedci pod vedením profesora Huanyu „Larryho“ Chenga si už podali patent a naznačujú snahu o komercializáciu.

Keďže používajú lacné materiály, zariadenie by malo byť cenovo dostupné. Platformu bude možné prispôsobiť aj na sledovanie ďalších biomarkerov, stačí upraviť samotný senzor. Lorestani dodáva, že „celkovo je cieľom vybudovať zdravšiu spoločnosť tým, že neinvazívne, kontinuálne a personalizované monitorovanie zdravia bude prístupnejšie pre každého“.

Takáto technológia môže pomôcť najmä diabetikom, športovcom, chronicky chorým pacientom či ľuďom, ktorí potrebujú pravidelné sledovanie zdravotného stavu bez invazívnych zásahov.

Čítaj viac z kategórie: Štúdie, prieskumy a analýzy