El profesor de la Universidad de Northwestern John A. Rogers está colaborando con una amplia colección de socios, incluidos Gatorade, los Marineros de Seattle, la Fuerza Aérea de EE. UU. Y Shirley Ryan AbilityLab para llevar su sistema de análisis de sudor microfluídico portátil a una distribución generalizada.
El dispositivo mide el sudor y los biomarcadores de sudor con precisión y en tiempo real, lo que permite a los atletas, al personal militar, a los profesionales del fitness y a otros monitorear la tasa de sudoración y la pérdida de electrolitos, para que puedan mantenerse hidratados, reponer sus electrolitos y mantenerse al tanto de su juego.
Las asociaciones tienen como objetivo desarrollar, probar y validar aún más el dispositivo de Rogers, que monitorea la pérdida de sudor y analiza la química del sudor con una lectura visual simple y en tiempo real.
Desarrollado anteriormente en el laboratorio de ingeniería de Rogers en Northwestern, el dispositivo suave y flexible se sienta sobre la piel y mide el sudor para determinar cómo responde el cuerpo al ejercicio. Lanzado desde el grupo de Rogers a través de la Oficina de Innovación y Nuevas Empresas INVO de Northwestern, startup EpicoreBiosystems ha establecido capacidades de fabricación de gran volumen para estos dispositivos microfluídicos. También tiene planes de combinarlos con productos nutricionales, de salud de la piel, cosméticos y productos de hidratación deportiva, con posibilidades adicionales para su uso en medicina clínica y rehabilitación.
"El Instituto de Ciencias del Deporte Gatorade sabe mucho sobre el sudor, y tienen protocolos de prueba muy rigurosos para evaluar nuevas tecnologías en este espacio", dijeron Rogers, Louis Simpson y Kimberly Querrey Profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica yCirugía Neurológica en McCormick y la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern, y es director del Centro de Electrónica Biointegrada CBIE.
"Nuestra misión en el Instituto de Ciencias del Deporte Gatorade siempre ha sido ayudar a los atletas a optimizar su salud y rendimiento a través de la investigación y la educación en la hidratación y las ciencias del deporte", dijo la Dra. Lindsay Baker, científica principal del Instituto de Ciencias del Deporte Gatorade.nuestra asociación con Epicore Biosystems, estamos desarrollando nuevas y emocionantes formas de medir y controlar el sudor, lo que puede ayudarnos a recomendar mejores estrategias de hidratación para nuestros atletas ".
Inicialmente introducido en 2016, el diseño microfluídico de Rogers ha recorrido un largo camino el año pasado. Los diseños anteriores midieron los niveles de pérdida de cloruro, glucosa, lactato y pH en el sudor. Las plataformas más nuevas también cuantifican las concentraciones de metales pesados como plomo y arsénico yniveles de urea y creatinina, el último de los cuales se relaciona con la salud renal.
Los últimos dispositivos también pueden medir estas químicas de forma continua, en tiempo real, lo que permite a los usuarios controlar cómo cambia su química de sudor durante un régimen de ejercicio y durante todo el día.
"Los dispositivos de hace un año podrían determinar la concentración promedio de cloruro durante un período de ejercicio", dijo Rogers. "Pero ahora tenemos dispositivos que se llenan secuencialmente en el tiempo. Esto es importante porque las variaciones en los biomarcadores de sudor dan una sensación de nivel de fatigamientras hace ejercicio. No teníamos esa capacidad anteriormente "
Mejor aún: el atleta no necesita pausar su entrenamiento para descifrar información complicada. En cambio, puede monitorear estos niveles secuencialmente cambiantes con una simple mirada. Durante el ejercicio, el sudor se abre paso a través del microscopio del dispositivocanales y en diferentes compartimentos. En esos compartimientos, las reacciones con reactivos químicos dan como resultado cambios de color visibles que se relacionan cuantitativamente con las concentraciones de electrolitos.
"La mayoría de las personas quieren saber si están perdiendo mucho cloruro, un poco o casi nada", dijo Rogers. "Pueden simplemente mirar el dispositivo y determinar si sus niveles de electrolitos son altos, medios o bajos".
En coautoría con científicos del Instituto de Ciencias del Deporte Gatorade, la investigación se publicó en línea hoy, 16 de febrero, en la revista Science Advances. Rogers también presentará el trabajo como parte de su charla sobre tecnologías biointegradas en febrero.17 en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia AAAS, por sus siglas en inglés en Austin, Texas. Rogers discutirá cómo se puede usar su tecnología para ayudar a rehabilitar a las víctimas de accidente cerebrovascular.
Otra característica única de estas plataformas más recientes es su capacidad para medir el sudor de los usuarios durante los deportes acuáticos, incluso cuando están completamente bajo el agua. Los nuevos materiales adhesivos y los diseños microfluídicos mantienen sellos impermeables a la piel para capturar y analizar el sudor mientras evitan que el agua circundanteentrar en los canales microscópicos del dispositivo. Los sistemas se implementaron primero en triatletas y ahora son utilizados de manera rutinaria por el equipo de natación de Northwestern.
"Nos ha preocupado el impacto de la sudoración en la hidratación y el rendimiento durante el entrenamiento y la competencia, pero hasta ahora, no habíamos tenido forma de realizar mediciones cuantitativas", dijo Jarod Schroeder, entrenador en jefe del equipo de natación masculina de Northwestern."Los dispositivos microfluídicos montados en la piel del grupo Rogers nos permiten, por primera vez, determinar la pérdida de sudor y electrolitos de forma continua, tal como ocurre en la piscina durante la natación, sin ningún impacto adverso en nuestros atletas. Los conocimientos son interesantes.los altos niveles de pérdida de sudor que ocurren en la piscina requieren una programación cuidadosa para la rehidratación ".
A través de Epicore Biosystems y el CBIE, los dispositivos están ahora en un amplio despliegue con una amplia gama de organizaciones diferentes. Los Marineros de Seattle están utilizando cientos de dispositivos para rastrear a los jugadores durante el entrenamiento de primavera.
"Estas redes microfluídicas delgadas y flexibles nos permiten realizar un seguimiento cuantitativo de la pérdida de sudor y la química del sudor entre los jugadores de nuestra organización", dijo Lorena Martin, doctora en medicina y directora de alto rendimiento de los Marineros. "Estos datos pueden proporcionarnos datos únicos, información detallada y específica del jugador sobre el equilibrio de electrolitos y la química del cuerpo en cualquier momento durante un juego o práctica ".
Los aviadores en servicio activo en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson en Dayton, Ohio también están usando los dispositivos.
"El sudor es rico en información bioquímica que es relevante para la salud fisiológica y el estado cognitivo", dijo Jennifer Martin, química investigadora del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. "La capacidad de controlar la pérdida de sudor y la química del sudor in situ en la piel esde interés porque los datos pueden permitirnos gestionar de manera más efectiva la preparación militar en condiciones extenuantes en el entrenamiento o en el campo de batalla ".
Los pacientes también están utilizando los dispositivos en Shirley Ryan AbilityLab, uno de los principales hospitales de investigación traslacional de la nación. Los investigadores están explorando las asimetrías izquierda / derecha en la sudoración como una medida para la recuperación en pacientes con accidente cerebrovascular. Los dispositivos también ayudan a los médicos a controlar las diferencias en los pacientes'Química del sudor en el transcurso del proceso de rehabilitación.
"La naturaleza altamente visual y dinámica de estos dispositivos permite a nuestros médicos monitorear fácilmente la pérdida de sudor y el esfuerzo físico en pacientes sometidos a rehabilitación de trastornos autonómicos como el accidente cerebrovascular", dijo Arun Jayaraman, director del Laboratorio Max Näder para Tecnologías de Rehabilitación e Investigación de Resultadosen Shirley Ryan AbilityLab. "La capacidad única de medir la sudoración en múltiples ubicaciones del cuerpo al mismo tiempo abre la posibilidad de utilizar la sudoración anómala como un indicador del estado de recuperación".
Con la tecnología en vías de comercialización, el equipo de Rogers, incluido el Dr. Roozbeh Ghaffari, director de ciencias de la traducción en CBIE, continúa probando los dispositivos microfluídicos en estudios a escala con una colección cada vez mayor de socios. Rogers anticipa que una versiónde esta tecnología podría estar en manos del personal militar, equipos deportivos y consumidores en el próximo año debido en gran parte a la naturaleza simple y de bajo costo de la tecnología y su amplio atractivo para los usuarios finales.
"Unir fuerzas con organizaciones impulsadas por la ciencia como la Fuerza Aérea de EE. UU. Y Gatorade nos ayudará a ofrecer una nueva clase de tecnología portátil, una que proporciona información cuantitativa sobre el sudor, con el potencial de cambiar fundamentalmente la forma en que las personasadministrar su hidratación, salud y rendimiento ", dijo Ghaffari.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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