Tin tức | Chỉ nha khoa hằng ngày trở thành cảm biến công nghệ cao, đột phá trong theo dõi căng thẳng chính xác
Căng thẳng mạn tính có thể làm tăng huyết áp, góp phần gây bệnh tim mạch, suy yếu chức năng miễn dịch, đồng thời gây trầm cảm và lo âu. Tuy nhiên, các công cụ theo dõi căng thẳng hiện nay thường đắt tiền và dựa vào đánh giá chủ quan, khiến việc đo chính xác tình trạng sinh lý thực tế của một người trở nên khó khăn.
Để giải quyết thách thức này, một nhóm đa ngành tại Đại học Tufts, Mỹ, đã phát triển cảm biến chỉ nha khoa mới có thể phát hiện hormone căng thẳng cortisol trong nước bọt trong quá trình dùng chỉ hằng ngày. Phương pháp này không xâm lấn, độ chính xác cao và chi phí tương đối thấp để theo dõi căng thẳng.
Giáo sư kỹ thuật điện và máy tính Sameer Sonkusale cho biết: “Khi nghiên cứu tác động của căng thẳng lên nhận thức và học tập, chúng tôi nhận thấy chính việc đo lường thường trở thành một nguồn gây căng thẳng bổ sung. Vì vậy, chúng tôi cân nhắc liệu cảm biến có thể hoàn toàn hòa vào đời sống hằng ngày mà không tạo gánh nặng hay không. Nước bọt chứa cortisol, còn việc dùng chỉ nha khoa thường quy khiến nó trở thành công cụ theo dõi lý tưởng.”
Thiết bị trông giống một cây tăm chỉ nha khoa thông thường, có tay cầm nhựa và sợi chỉ căng ở hai đầu, kích thước khoảng bằng ngón trỏ. Nhờ hiện tượng mao dẫn, sợi chỉ hút nước bọt và dẫn đến vùng cảm biến điện cực bên trong thiết bị, nơi các phân tử cortisol được bắt giữ và phát hiện nhờ cơ chế nhận diện phân tử chuyên biệt.
Công nghệ cốt lõi, gọi là polyme in dấu phân tử trùng hợp điện (eMIPs), lần đầu được phát triển cách đây 30 năm. Công nghệ này hoạt động như khuôn thạch cao: cortisol đóng vai trò là phân tử khuôn, trong khi polyme có “hình dạng ghi nhớ” hình thành xung quanh nó. Khi loại bỏ phân tử khuôn, các vị trí liên kết có độ tương hợp cao với phân tử đích sẽ còn lại, cho phép nhận diện và bắt giữ có tính chọn lọc cao.
Sonkusale cho biết: “eMIP là công nghệ mang tính chuyển đổi. Các cảm biến sinh học trước đây thường dựa vào thụ thể sinh học đắt tiền như kháng thể, trong khi eMIP có thể nhanh chóng tạo màng nhận diện chuyên biệt cho bất kỳ phân tử đích nào. Điều này rút ngắn đáng kể thời gian phát triển và giảm chi phí.”
Nhóm nghiên cứu cho biết cảm biến chỉ nha khoa nhạy tương đương các thiết bị phát hiện căng thẳng tốt nhất trên thị trường và có thể sử dụng tại nhà mà không cần đào tạo chuyên môn, tích hợp theo dõi căng thẳng vào quản lý sức khỏe thường quy. Công nghệ eMIP có khả năng mở rộng cao cũng có thể phát hiện các chỉ dấu sinh học khác trong nước bọt, như estrogen để theo dõi khả năng sinh sản, glucose để theo dõi đái tháo đường hoặc các phân tử liên quan đến ung thư, và sau cùng có thể đo đồng thời nhiều chỉ dấu sinh học.
Mặc dù thiết bị hoạt động tốt trong theo dõi, Sonkusale nhấn mạnh công dụng chính là quản lý bệnh và theo dõi liên tục, không phải chẩn đoán. “Xét nghiệm máu vẫn là tiêu chuẩn vàng để chẩn đoán. Nhưng sau khi chẩn đoán một bệnh như bệnh tim mạch, cảm biến chỉ nha khoa có thể rất hữu ích để theo dõi đáp ứng điều trị và hỗ trợ can thiệp kịp thời.”
Nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch thành lập công ty khởi nghiệp để thương mại hóa cảm biến. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên ACS Applied Materials & Interfaces.
Cảm biến chỉ nha khoa bổ sung cho các đổi mới về cảm biến đeo được của nhóm Sonkusale, gồm thiết bị điện tử linh hoạt phát hiện chất chuyển hóa và khí trong mồ hôi, theo dõi chuyển động, thậm chí có thể dệt vào vải.
Tin tức | Chỉ nha khoa hằng ngày trở thành cảm biến công nghệ cao trong bước đột phá theo dõi căng thẳng chính xác
Tin tức | Chỉ nha khoa hằng ngày trở thành cảm biến công nghệ cao, đột phá trong theo dõi căng thẳng chính xác
Căng thẳng mạn tính có thể làm tăng huyết áp, góp phần gây bệnh tim mạch, suy yếu chức năng miễn dịch, đồng thời gây trầm cảm và lo âu. Tuy nhiên, các công cụ theo dõi căng thẳng hiện nay thường đắt tiền và dựa vào đánh giá chủ quan, khiến việc đo chính xác tình trạng sinh lý thực tế của một người trở nên khó khăn.
Để giải quyết thách thức này, một nhóm đa ngành tại Đại học Tufts, Mỹ, đã phát triển cảm biến chỉ nha khoa mới có thể phát hiện hormone căng thẳng cortisol trong nước bọt trong quá trình dùng chỉ hằng ngày. Phương pháp này không xâm lấn, độ chính xác cao và chi phí tương đối thấp để theo dõi căng thẳng.
Giáo sư kỹ thuật điện và máy tính Sameer Sonkusale cho biết: “Khi nghiên cứu tác động của căng thẳng lên nhận thức và học tập, chúng tôi nhận thấy chính việc đo lường thường trở thành một nguồn gây căng thẳng bổ sung. Vì vậy, chúng tôi cân nhắc liệu cảm biến có thể hoàn toàn hòa vào đời sống hằng ngày mà không tạo gánh nặng hay không. Nước bọt chứa cortisol, còn việc dùng chỉ nha khoa thường quy khiến nó trở thành công cụ theo dõi lý tưởng.”
Thiết bị trông giống một cây tăm chỉ nha khoa thông thường, có tay cầm nhựa và sợi chỉ căng ở hai đầu, kích thước khoảng bằng ngón trỏ. Nhờ hiện tượng mao dẫn, sợi chỉ hút nước bọt và dẫn đến vùng cảm biến điện cực bên trong thiết bị, nơi các phân tử cortisol được bắt giữ và phát hiện nhờ cơ chế nhận diện phân tử chuyên biệt.
Công nghệ cốt lõi, gọi là polyme in dấu phân tử trùng hợp điện (eMIPs), lần đầu được phát triển cách đây 30 năm. Công nghệ này hoạt động như khuôn thạch cao: cortisol đóng vai trò là phân tử khuôn, trong khi polyme có “hình dạng ghi nhớ” hình thành xung quanh nó. Khi loại bỏ phân tử khuôn, các vị trí liên kết có độ tương hợp cao với phân tử đích sẽ còn lại, cho phép nhận diện và bắt giữ có tính chọn lọc cao.
Sonkusale cho biết: “eMIP là công nghệ mang tính chuyển đổi. Các cảm biến sinh học trước đây thường dựa vào thụ thể sinh học đắt tiền như kháng thể, trong khi eMIP có thể nhanh chóng tạo màng nhận diện chuyên biệt cho bất kỳ phân tử đích nào. Điều này rút ngắn đáng kể thời gian phát triển và giảm chi phí.”
Nhóm nghiên cứu cho biết cảm biến chỉ nha khoa nhạy tương đương các thiết bị phát hiện căng thẳng tốt nhất trên thị trường và có thể sử dụng tại nhà mà không cần đào tạo chuyên môn, tích hợp theo dõi căng thẳng vào quản lý sức khỏe thường quy. Công nghệ eMIP có khả năng mở rộng cao cũng có thể phát hiện các chỉ dấu sinh học khác trong nước bọt, như estrogen để theo dõi khả năng sinh sản, glucose để theo dõi đái tháo đường hoặc các phân tử liên quan đến ung thư, và sau cùng có thể đo đồng thời nhiều chỉ dấu sinh học.
Mặc dù thiết bị hoạt động tốt trong theo dõi, Sonkusale nhấn mạnh công dụng chính là quản lý bệnh và theo dõi liên tục, không phải chẩn đoán. “Xét nghiệm máu vẫn là tiêu chuẩn vàng để chẩn đoán. Nhưng sau khi chẩn đoán một bệnh như bệnh tim mạch, cảm biến chỉ nha khoa có thể rất hữu ích để theo dõi đáp ứng điều trị và hỗ trợ can thiệp kịp thời.”
Nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch thành lập công ty khởi nghiệp để thương mại hóa cảm biến. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên ACS Applied Materials & Interfaces.
Cảm biến chỉ nha khoa bổ sung cho các đổi mới về cảm biến đeo được của nhóm Sonkusale, gồm thiết bị điện tử linh hoạt phát hiện chất chuyển hóa và khí trong mồ hôi, theo dõi chuyển động, thậm chí có thể dệt vào vải.
Nguồn bài viết:
Sưu tầm trên internet