Физкультура и спорт
Отслеживать переутомление спортсменов поможет датчик на основе берлинской лазури

Российские ученые разработали биодатчик на основе синего пигмента берлинской лазури, который с точностью до 99% определяет уровни глюкозы и лактата в крови и поте. Определенные концентрации этих молекул могут указать на переутомление, а еще на такие болезни как сахарный диабет и менингит. Предложенное устройство компактно и легко крепится к поверхности кожи, благодаря чему его можно использовать для непрерывного отслеживания состояния здоровья у спортсменов и пациентов с сахарным диабетом. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Sensors and Actuators, B: Chemical.
Профессиональные спортсмены, испытывающие значительные физические нагрузки, часто находятся под пристальным вниманием медиков, которые следят за их здоровьем. Состояние организма можно оценить по различным показателям, один из которых — органические молекулы, участвующие в метаболизме, то есть обмене веществ. Хорошими «маркерами» считаются глюкоза и лактат, поскольку уровень этих веществ значительно отклоняется от нормы, если человек подвергается слишком сильным физическим нагрузкам или болен. Так, например, высокие уровни глюкозы и лактата в отсутствие каких-либо нагрузок могут указывать на диабет, менингит, гипоксию (недостаток кислорода) и сепсис, то есть заражение крови. Если же в покое показатели не отклоняются от нормы, но по мере тренировки, например, у спортсменов, повышаются, это должно стать сигналом о том, что организму необходим отдых и восстановление.
Чтобы в режиме реального времени контролировать уровни глюкозы и лактата в организме, существуют специальные датчики. При этом они измеряют концентрацию соответствующих соединений не напрямую, а фиксируют количество молекул перекиси водорода, образующихся при их окислении в крови. В связи с этим датчики должны присоединяться к кровеносным сосудам под поверхностью кожи. Ученые стремятся сделать ношение таких устройств безболезненным, избежав повреждения кожи и стенок сосудов.
Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) разработали биодатчик для отслеживания уровня глюкозы и лактата в человеческом поте, благодаря чему он не инвазивен и прост в использовании. За основу устройства авторы взяли электроды, покрытые наночастицами берлинской лазури — пигмента, входящего в состав синей художественной краски. Особенность этого соединения заключается в том, что оно чувствительно к перекиси водорода, благодаря чему с его помощью можно преобразовать химический сигнал о концентрации перекиси в электрический сигнал, поступающий к электроду.
Однако берлинская лазурь растворяется при действии гидроксильных ионов, которые присутствуют в человеческом организме и поте и образуются при восстановлении перекиси водорода. Чтобы избежать растворения пигмента, исследователи покрыли наночастицы защитным слоем гексацианоферрата никеля, который более стабилен к гидроксил-ионам.
Ученые экспериментально проверили чувствительность биодатчиков, поместив их в растворы глюкозы и лактата разных концентраций. Оказалось, что при любых концентрациях этих молекул, характерных для человеческого организма, устройство работало стабильно. Опыты с образцами человеческой крови и пота показали, что датчик определяет концентрации глюкозы и лактата в обеих жидкостях с точностью до 99%. Прибор передавал показания на специально разработанное для него приложение на смартфоне с помощью Bluetooth. Используемый в лаборатории образец отображал результат измерений в виде значения электрического тока, однако ученые планируют для удобства пользователей запрограммировать в него автоматически пересчет на показатели лактата и глюкозы. Благодаря этому человек сможет легко и быстро получить данные и интерпретировать их даже без участия врача.
Кроме того, авторы сравнили стабильность работы устройства на основе исключительно берлинской лазури с тем, частицы которого были покрыты защитным слоем гексацианоферрата никеля. Образцы имели одинаковую чувствительность, но последний работал до восьми раз дольше. При этом наиболее стабильными были датчики на основе частиц размером 50 нанометров, сопоставимых по величине с небольшими вирусами.
«Предложенные биодатчики стабильны и просты в использовании, благодаря чему с их помощью можно в режиме реального времени контролировать уровни лактата и глюкозы в крови и поте у спортсменов и пациентов с сахарным диабетом», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, и первый автор работы Елена Дабосс, старший научный сотрудник кафедры аналитической химии химического факультета МГУ.
Рисунок 1. Схема датчика для мониторинга уровней глюкозы и лактата в крови и поте.
Рисунок 2. Схема работы устройства.
Пресс-служба Российского научного фонда


Читайте также

Эксперты проекта «Просто такая генетика» рассказали о влиянии генов на болезни и особенности человека
В этом году отмечается 70-летие открытия структуры ДНК. В 1953-м биологи Джеймс Уотсон...



Зачастую главной причиной появления некрасивых складок в области подмышек является лишний вес. Обладательницы избыточных килограммов испытывают не только физический дискомфорт, но и психологический...



Самый частый вопрос у пластического хирурга: “А можно ли мне потом заниматься спортом?”. Именно поэтому мы сегодня будем говорить на эту тему. Благодаря нашей статье каждая девушка найдет ответы на вопросы...



Растяжка - один из методов улучшения здоровья, гибкости, красоты, стройности. Это знают все. Но в курсе ли вы, что именно улучшается за счёт растяжки? Читайте в статье о пяти полезных свойствах растяжки...



Физическая форма - показатель здоровья и силы организма. Но в чем определяется этот показатель и как понять, в какой человек физической форме? Рассказывает MedikForum.ru...



Малоподвижный образ жизни сейчас практикуют многие. Современный мир вынуждает людей сидеть за компьютерами и гаджетами, чтобы зарабатывать деньги и делать себе имя. Итогом такого поведения становится отнюдь...



Независимо от уровня физической подготовки, упражнения для женщин в возрасте 40 лет и старше несколько отличаются от упражнений, рекомендуемых для женщин в возрасте 20-30 лет...



Приближаются крещенские купания, а значит, самое время вспомнить о вреде и пользе зимнего закаливания. Об этом и расскажет МедикФорум...



Каждый, кто хотя бы раз в жизни ходил на тренировку, знает — боль в мышцах после физических упражнений неизбежна. Наутро после занятий вы можете чувствовать себя разбитым. Но почему возникает боль в мышцах после тренировки...



Физические упражнения – один из наилучших способов чувствовать себя лучше, если вам диагностировали заболевание “сахарный диабет” 2 типа. Спорт заставляет клетки вырабатывать больше инсулина и помогает...



Благодаря недавно проведенному исследованию стало известно, что упражнения на свежем воздухе, включая спортивную ходьбу и аэробику, могут замедлить ухудшение памяти у людей с нарушением когнитивных функций мозга...



Врачи предостерегают: чрезмерные физические нагрузки по утрам опасны для здоровья сердца и могут привести к инфаркту. Заниматься спортом стоит в 17-18 часов вечера, а утром нужна легкая разминка...



Нереалистичные представления о том, как должна (или не должна) выглядеть ваша тренировка, могут привести к разочарованию и потери интереса к спорту. А неправильные фитнес-советы от...



Существует два типа боли при физической нагрузке: жжение в мышцах во время тренировки и синдром отсроченной мышечной боли (СОМБ) или крепатура. Разобраться в видах боли, причинах ее возникновения, а также понять...






САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ
-
Нормы роста и веса детей – данные ВОЗ
-
Зеленые выделения из влагалища: причины и лечение
- Анатомо-физиологические особенности дыхательной системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности пищеварительной системы у детей
-
Насморк с кровью: причины симптома и способы лечения
- Анатомо-физиологические особенности мочевыделительной системы у детей
- Сравнительная характеристика параметров функции внешнего дыхания (обзор литературы)
- Современные представления о норме и патологических отклонениях размеров восходящей аорты при приобретенных пороках сердца
- Анатомо-физиологические особенности детей
- Анатомо-физиологические особенности костно-мышечной системы у детей
- Паллиативная химиотерапия рака: основные понятия и особенности (oбзор литературы)
-
Что можно и что нельзя делать после удаления аппендицита
-
Увеличенные яичники: симптомы, причины и лечение
-
О чем говорит головная боль за ухом? Причины, симптомы и лечение
-
Характер мужчины проявляется в выборе позы для секса
-
Желтые выделения из влагалища: причины и лечение
-
Рвота у ребенка без температуры: возможные причины
- Применение летрозола для стимуляции овуляции
- Врожденные аномалии и пороки развития
-
Арам Бадалян: Родинку трогать нельзя?
-
КАТИОНОРМ – представитель нового поколения искусственных слез для симптоматической терапии синдрома “сухого глаза”
- Применение противоспаечных средств в профилактике спаечной болезни живота (oбзор литературы)
-
Вздутие живота при месячных: 7 способов справиться с неприятным ощущением
-
Онкология является самой быстроразвивающейся отраслью медицины: интервью с Левоном Бадаляном
- Некоторые новые подходы к системной терапии метипредом больных ревматоидным артритом
-
Лечение марганцовкой
- Медицинские информационные системы.Информационная система для интегрального фармацевтического и здравоохранного мониторинга
- Подходы к оперативному лечению костно-хрящевых экзостозов
-
Как избавиться от лямблий — 25 эффективных рецептов народной медицины
-
Фармацевтическая опека
- Повреждения при родах
-
Курение марихуаны влияет на потенцию
- Инциденталома надпочечников
- Применение индинола и эпигаллата при аденомиозе
-
Отдых на море: польза, лечение и... вред
-
Су-Джок терапия
-
Компресс при ангине: будет ли полезным прогревание горла?
- Ахиллопластика в детской ортопедии (обзор литературы)
-
Почему противозачаточные увеличивают грудь?