Een team van de University of California San Diego heeft een draagbare, niet-invasieve vitamine C-sensor die een nieuwe, zeer gepersonaliseerde optie voor gebruikers om hun dagelijkse voedingsinname en dieetnaleving te volgen. De studie werd op 18 mei gepubliceerd, 2020 uitgave van ACS-sensoren .

"Draagbare sensoren zijn van oudsher gericht op het gebruik ervan bij het volgen van fysieke activiteit, of voor het bewaken van ziektepathologieën, zoals bij suikerziekte, " zei eerste auteur Juliane Sempionatto, een doctoraat Kandidaat in nano-engineering in het laboratorium van Joseph Wang aan de UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Dit is de eerste demonstratie van het gebruik van een op enzymen gebaseerde benadering om veranderingen in het niveau van een noodzakelijke vitamine te volgen, en opent een nieuwe grens in de arena van draagbare apparaten."

"Draagbare sensoren zijn zelden overwogen voor precisievoeding, " zei Joseph Wang, een professor in nano-engineering en directeur van het Center of Wearable Sensors aan de UC San Diego.

Waarom vitamine C belangrijk is

Vitamine C is een essentieel voedingsbestanddeel, omdat het niet door het menselijk lichaam kan worden gesynthetiseerd en via onze voeding of via vitaminesupplementen moet worden verkregen. De vitamine is belangrijk voor het ondersteunen van de gezondheid van het immuunsysteem en de productie van collageen, een vitale speler in wondgenezing, evenals het verbeteren van de ijzeropname uit plantaardig voedsel. Lopend onderzoek onderzoekt of de rol van de vitamine als antioxidant het gebruik ervan bij de behandeling van ziekten zoals kanker en hartaandoeningen kan ondersteunen.

Het meest dringend, de vitamine wordt in verschillende klinische onderzoeken bestudeerd vanwege zijn potentieel bij het ondersteunen van herstel van COVID-19, de ziekte veroorzaakt door het nieuwe SARS-CoV-2-virus. Een handvol eerdere onderzoeken hebben hoge doses vitamine C in verband gebracht, naast andere behandelingen, tot verminderde sterftecijfers bij patiënten met sepsis en, in een studie, acuut respiratoir distress syndroom (ARDS) - beide veel voorkomende aandoeningen die worden gezien in ernstige gevallen waarbij patiënten met COVID-19 intensieve zorg en intubatie nodig hebben.

Als vitamine C patiënten helpt herstellen van de ziekte, zo'n draagbare sensor kan artsen en herstellende patiënten helpen bij het volgen van hun vitamine C-spiegels tijdens behandeling en herstel, een mogelijkheid voor zorgverleners om vitaminesuppletie nauwkeurig af te stemmen op de behoeften van een patiënt.

Het draagbare apparaat

Het nieuwe draagbare apparaat bestaat uit een zelfklevende pleister die op de huid van een gebruiker kan worden aangebracht, met een systeem om zweten te stimuleren en een elektrodesensor die is ontworpen om snel vitamine C-niveaus in zweet te detecteren. Om dit te doen, het apparaat bevat flexibele elektroden die het enzym ascorbaatoxidase bevatten. Als vitamine C aanwezig is, het enzym zet het om in dehydroascrobinezuur en het resulterende zuurstofverbruik genereert een stroom die door het apparaat wordt gemeten.

In vitro testen en testen bij vier menselijke proefpersonen die vitamine C-supplementen en vitamine C-bevattende vruchtensappen hadden geconsumeerd, toonden aan dat het apparaat zeer gevoelig was voor het detecteren van veranderingen in de niveaus en dynamiek van de vitamine wanneer het gedurende twee uur werd gevolgd. De onderzoekers testten ook het vermogen van de elektrodedetector om tijdelijke vitamine C-veranderingen in tranen en speeksel te detecteren, zijn cross-functionaliteit aan te tonen. Verschillen die zijn waargenomen in de vitamine C-dynamiek tussen verschillende menselijke proefpersonen geven aan dat het apparaat veelbelovend is voor persoonlijke voedingstoepassingen.

"Uiteindelijk, dit soort apparaat zou waardevol zijn voor het ondersteunen van gedragsveranderingen rond dieet en voeding, " zei Sempionatto. "Een gebruiker kan niet alleen vitamine C volgen, maar andere voedingsstoffen - een multivitaminepleister, als je wil. Dit is een vakgebied dat snel zal blijven groeien." Het UC San Diego-team werkt nauw samen met een groot wereldwijd voedingsbedrijf DSM om draagbare sensoren voor persoonlijke voeding te gebruiken.

"Ondanks de snelle ontwikkeling van draagbare biosensoren, het potentieel van deze apparaten om gepersonaliseerde voeding te begeleiden is nog niet gemeld, " zei Wang. "Ik hoop dat de nieuwe epidermale pleister het gebruik van draagbare sensoren voor niet-invasieve beoordelingen van de voedingsstatus en het volgen van de opname van voedingsstoffen zal vergemakkelijken voor het detecteren en corrigeren van voedingstekorten, het beoordelen van de naleving van vitamine-inname, en het ondersteunen van verandering van voedingsgedrag."

Met de dringende noodzaak om nieuwe behandelingen voor COVID-19 te ontwikkelen, het team zoekt ook naar manieren om deze technologie snel in een klinische setting te krijgen, in het geval dat vitamine C een nuttige behandeling voor de ziekte blijkt te zijn.