London en het National Physical Laboratory (NPL) hebben met succes microgolven gebruikt om op bloed gebaseerde moleculen te meten waarvan bekend is dat ze worden beïnvloed door uitdroging.

De onderzoekers willen de technologie nu ontwikkelen tot een draagbaar apparaat dat door atleten kan worden gebruikt, of in zorginstellingen, om de hydratatie in realtime te volgen.

Voor de studie, het onderzoeksteam gebruikte een op microgolven gebaseerd meetsysteem, ontwikkeld door NPL, om veranderingen in zouten en eiwitten zoals hematocriet en albumine te onderzoeken, die in het bloed aanwezig zijn en worden beïnvloed door uitdroging.

Ze ontdekten dat ze de niveaus van deze biomarkers nauwkeurig konden meten met behulp van diëlektrische sensortechnologie die de microgolfabsorptie door verschillende bloedoplossingen registreerde.

Dr. Tina Chowdhury, hoofddocent regeneratieve geneeskunde aan Queen Mary, zei:"De volgende stap is om van de microgolfsensor een niet-invasieve, draagbaar apparaat dat de uitdrogingsbiomarkers in realtime volgt. We hopen dat de apparaten een draagbare en betrouwbare manier zullen zijn voor atleten om uitdroging te detecteren, en in de toekomst, we zullen de geschiktheid van ons huidige prototype-apparaat moeten onderzoeken om ervoor te zorgen dat het werkt voor atleten tijdens matige tot zware inspanning.

"De toepassingen van deze technologie zijn echter niet alleen beperkt tot de sportgemeenschap. Het vermogen om belangrijke moleculen en eiwitten in menselijk bloed te volgen, dat zijn bekende tekenen van uitdroging, is ook van belang voor zorginstellingen."

Microgolven gebruiken om uitdroging te controleren

Uitdroging is een aanhoudend probleem in de gezondheidszorg en kan leiden tot meervoudig orgaanfalen, en zelfs de dood bij patiënten. De NHS schat de kosten in het VK op ongeveer £ 13 miljard als gevolg van ondervoeding, wat uitdroging veroorzaakt.

De huidige methoden die worden gebruikt om hydratatie te beoordelen, kunnen tijdrovend zijn, vaak met de voorbereiding en analyse van urine- of bloedmonsters die niet kunnen worden hergebruikt voor verder onderzoek.

Er zijn andere niet-invasieve apparaten voorgesteld die actief hydratatie meten; echter, de meeste zijn afhankelijk van het gebruik van chemische sensoren om moleculen in lichaamsvloeistoffen zoals zweet of plasma te detecteren. Dit type benadering kan alleen een schatting geven van de hydratatieniveaus en kan worden beïnvloed door de fysieke kenmerken en het dagelijkse gedrag van het individu.

Een van de voordelen van het gebruik van microgolfdiëlektrica is de mogelijkheid om meerdere factoren tegelijk te meten van een enkel monster.

Dr. Rob Donnan, Lezer in Terahertz Engineering bij Queen Mary, zei:"Het aanpassen van conventionele microgolfinstrumentatie aan biologisch onderzoek vereist zorgvuldig nadenken om zinvolle gegevens te verkrijgen. Dit werk is begonnen om dit te doen en we kijken uit naar ontwikkelingen die kunnen leiden tot een levensvatbare patchsensor om te meten hoe gehydrateerd een persoon is."

Het ontwikkelen van een eenvoudige, draagbaar apparaat

Het onderzoek bouwt voort op eerder werk van Dr. Richard Dudley en Dr. Mira Naftaly bij NPL, die een draagbaar apparaat ontwikkelde genaamd Hydration Sensor, die microgolven gebruikt om de hydratatie te controleren door het waterniveau in het lichaam te meten.

Het team zal de Hydration Sensor-technologie gebruiken, die via de oorlel hecht, om het microgolfsensorsysteem om te vormen tot een eenvoudig, draagbaar apparaat dat geselecteerde biomarkers van uitdroging in de loop van de tijd kan volgen.

Dr. Richard Dudley, Science Area Leader bij NPL, zei:"De ontwikkeling van ons apparaat voor het monitoren van hydratatie op het lichaam werd tegengehouden door twee uitdagingen:een kwantificeerbare relatie tussen bloed- en microgolfmetingen, en een meetinstrument dat goed contact heeft met een proefpersoon en minimaal een uur stabiel blijft.

"De samenwerking met Queen Mary heeft ons geholpen om de eerste aan te pakken en we werken nu vol vertrouwen aan het ontwikkelen van een oplossing voor de tweede. Het is onze ambitie om onze 'hydratatieapparaten' naast hartslagmeters en bloeddruksystemen te verkopen."