காலப்போக்கில் சிறுகுடலில் உள்ள வளர்சிதை மாற்றங்களைக் கண்காணிக்க வடிவமைக்கப்பட்ட சுய-இயங்கும் உட்செலுத்தக்கூடிய சென்சார் அமைப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்குகின்றனர் – அறிவியல் நாளிதழ்

கலிபோர்னியா சான் டியாகோ பல்கலைக்கழகத்தின் பொறியாளர்கள் தலைமையிலான பணி, டிசம்பர் இதழில் வெளிவந்துள்ளது. இயற்கை தொடர்பு.

உட்செலுத்தக்கூடிய, உயிரி எரிபொருளால் இயக்கப்படும் சென்சார் சிறுகுடலுக்கான இடத்திலேயே அணுகலை எளிதாக்குகிறது, இது தொடர்ச்சியான முடிவுகளை உருவாக்கும் போது குளுக்கோஸ் கண்காணிப்பை எளிதாக்குகிறது. இந்த அளவீடுகள் ஒட்டுமொத்த இரைப்பை குடல் ஆரோக்கியத்தைக் கண்காணிப்பதில் ஒரு முக்கிய அங்கமாக உள்ளன, இது ஊட்டச்சத்து ஆய்வு, பல்வேறு நோய்களைக் கண்டறிதல் மற்றும் சிகிச்சை செய்தல், உடல் பருமனை தடுப்பது மற்றும் பலவற்றில் முக்கிய காரணியாக உள்ளது.

“எங்கள் சோதனைகளில், பேட்டரி இல்லாத பயோசென்சர் தொழில்நுட்பம் உட்கொண்ட 14 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு பன்றிகளின் சிறுகுடலில் குளுக்கோஸ் அளவைத் தொடர்ந்து கண்காணித்து, இரண்டு முதல் ஐந்து மணிநேரங்களுக்கு ஒவ்வொரு ஐந்து வினாடிகளுக்கும் அளவீடுகளை அளிக்கிறது” என்று நானோ இன்ஜினியரிங் பட்டதாரி மாணவர் எர்னஸ்டோ டி லா பாஸ் ஆண்ட்ரெஸ் கூறினார். UC சான் டியாகோ மற்றும் தாளில் இணை முதல் எழுத்தாளர்களில் ஒருவர். “எங்கள் அடுத்த கட்டம், மாத்திரைகளின் அளவை தற்போதைய 2.6 செ.மீ நீளத்திலிருந்து குறைப்பதாகும், எனவே அவை மனிதர்கள் விழுங்குவதற்கு எளிதாக இருக்கும்.”

சிறுகுடலின் உட்புறத்தை நேரடியாகக் கண்காணிப்பதற்கான பழைய முறைகள் நோயாளிகளுக்கு குறிப்பிடத்தக்க அசௌகரியத்தை ஏற்படுத்தும் அதே வேளையில் தொடர்ச்சியாக மாறும் சுற்றுச்சூழலின் ஒரே ஒரு குறுகிய தரவு பதிவுகளை உருவாக்குகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, இந்த பயோசென்சர் காலப்போக்கில் தொடர்ச்சியான தரவு அளவீடுகளுக்கான அணுகலை வழங்குகிறது. சிறுகுடலின் நுண்ணுயிரியலை ஆய்வு செய்வதற்கான புதிய வழிகளை உருவாக்கவும் இந்த தளம் பயன்படுத்தப்படலாம். “ஸ்மார்ட் மாத்திரை” அணுகுமுறை சிறுகுடலைக் கண்காணிக்க எளிய மற்றும் மலிவான வழிகளுக்கு வழிவகுக்கும், இது எதிர்காலத்தில் குறிப்பிடத்தக்க செலவு சேமிப்புக்கு வழிவகுக்கும்.

“தற்போது, ​​​​வயிறு மற்றும் குடலுக்குள் திரவத்தை மாதிரி செய்வதற்கான வழி எண்டோஸ்கோபி ஆகும், அங்கு ஒரு வடிகுழாயை உங்கள் தொண்டைக்கு கீழே மற்றும் உங்கள் ஜிஐ பாதையில் ஒரு மருத்துவர் செருக வேண்டும்,” என்று UC இன் மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் பேராசிரியர் பேட்ரிக் மெர்சியர் கூறினார். நானோ இன்ஜினியரிங் பேராசிரியர் ஜோசப் வாங்குடன் இணைந்து குழுவை வழிநடத்தியவர் சான் டியாகோ. அணியக்கூடிய சென்சார்களுக்கான UC சான் டியாகோ மையத்தை வாங் மற்றும் மெர்சியர் இணைந்து இயக்குகின்றனர். “UC சான் டியாகோ நானோ இன்ஜினியரிங் பேராசிரியர் ஜோசப் வாங்கின் ஆய்வகத்தில் இருந்து குளுக்கோஸ்-இயங்கும் எரிபொருள் செல் மற்றும் அதிநவீன மின்வேதியியல் உணர்திறனுடன் எனது ஆய்வகத்தின் அதி-குறைந்த-பவர் சர்க்யூட் மற்றும் வயர்லெஸ் தொழில்நுட்பங்களை இணைப்பதன் மூலம், புரிந்துகொள்வதற்கான புதிய வழிமுறைகளை உருவாக்க எங்களுக்கு வாய்ப்பு உள்ளது. சிறுகுடலில் என்ன நடக்கிறது” என்று மெர்சியர் கூறினார்.

பேட்டரிக்கு பதிலாக, இந்த “ஸ்மார்ட் மாத்திரை” குளுக்கோஸில் இயங்கும் நச்சுத்தன்மையற்ற எரிபொருள் செல் மூலம் இயக்கப்படுகிறது.

“எங்கள் பேட்டரி இல்லாத ஸ்மார்ட் மாத்திரை அணுகுமுறையுடன், சிறுகுடலை ஒரு கணத்தை விட அதிக நேரம் கண்காணிக்க எங்களுக்கு வாய்ப்புகள் உள்ளன” என்று வாங் கூறினார். “கூடுதல் சென்சார்களை கணினியில் சேர்க்க நாங்கள் திட்டமிட்டுள்ளோம். குடலுக்கான ஒரு உணர்திறன் தளத்தை உருவாக்குவதே எங்கள் குறிக்கோள், இது பல வகையான தகவல்களை நீண்ட காலத்திற்கு சேகரிக்க அனுமதிக்கிறது. இவ்வளவு உள்ளது என்பதைக் காட்ட நாங்கள் பணியாற்றி வருகிறோம். சிறுகுடலில் உண்மையில் என்ன நடக்கிறது என்பதைக் கண்டறியும் வாய்ப்பு. சிறுகுடல் சூழலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் ஆரோக்கியம் மற்றும் நோய்களில் வகிக்கும் பங்கை நன்றாகப் புரிந்துகொள்ள இந்த வகையான தகவல்கள் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்று நம்புகிறேன்.”

முக்கியமான குடல் செயல்பாட்டை அளவிடுவதற்கான சிறந்த வழி

நம்மில் சுமார் 20% பேர் நம் வாழ்வின் ஒரு கட்டத்தில் இரைப்பை குடல் கோளாறுகளால் பாதிக்கப்படுவார்கள். அழற்சி குடல் நோய் (IBD), நீரிழிவு அல்லது உடல் பருமன் ஆகியவை அடங்கும், இவை அனைத்தும் குடல் வளர்சிதை மாற்றங்களின் உறிஞ்சுதல் அல்லது செரிமானம் சம்பந்தப்பட்ட குடல் செயல்முறைகளின் செயலிழப்பு காரணமாக ஏற்படுகிறது. இத்தகைய நோய்கள் பொருளாதாரத்திற்கு கணிசமான செலவையும், சுகாதார அமைப்புகளில் அழுத்தத்தையும் பிரதிபலிக்கின்றன. எனவே, ஜிஐ டிராக்டின் தொடர்புடைய பிரிவுகளிலிருந்து தகவல்களை அணுகுவதற்கான பங்குகள் மிகவும் அதிகமாக உள்ளன.

இருப்பினும், UC சான் டியாகோவில் உருவாக்கப்பட்ட புதிய ஸ்மார்ட் மாத்திரை அமைப்பு போன்ற உள்ளிழுக்கக்கூடிய உணரிகளை உருவாக்குவதில் குறிப்பிடத்தக்க சவால்கள் உள்ளன.

“வயர்லெஸ் ரீட்அவுட் செய்ய தேவையான சென்சார்கள் மற்றும் எலக்ட்ரானிக்ஸ் பொருத்தப்பட்ட உள்ளிழுக்கக்கூடிய சாதனத்தை உருவாக்குவது கடினம் என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் பேட்டரிகள் தேவையில்லை” என்று வாங் கூறினார்.

இந்த விவரக்குறிப்புகளை நிவர்த்தி செய்ய, குழு ஒரு சுய-இயங்கும் குளுக்கோஸ் உயிரி எரிபொருள் பயோசென்சரில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது, இது ஆற்றல் அறுவடை, பயோசென்சிங் மற்றும் வயர்லெஸ் டெலிமெட்ரி ஆகியவற்றை காந்த மனித உடல் தொடர்புகளைப் பயன்படுத்தி சக்தி-க்கு-அதிர்வெண் மாற்றும் திட்டத்தைப் பயன்படுத்தி செய்கிறது.

ஒரே நேரத்தில் மாறிவரும் குளுக்கோஸ் செறிவுகளை அளவிடும் போது, ​​செயல்பாட்டின் போது சக்தியைப் பெறுவதற்காக குழுவின் குளுக்கோஸ் உயிரி எரிபொருள் கலத்தால் (BFC) தனித்துவமான பேட்டரி இல்லாத செயல்பாடு சாத்தியமாகிறது. அதன் ஆற்றல்-திறனுள்ள காந்த மனித உடல் தொடர்பு (mHBC) திட்டம் 40-200 மெகா ஹெர்ட்ஸ் வரம்பில் செயல்படும் நேரம்-தீர்க்கப்படும் கடத்தப்பட்ட சமிக்ஞைகளைப் பெறுகிறது.

“இது சாதனத்தை இயக்குவதற்கு குடலில் உள்ள குளுக்கோஸை உயிரி எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துகிறது” என்று மெர்சியர் கூறினார். “அல்ட்ரா-லோ-பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் நிலையான மற்றும் சிறிய குளுக்கோஸ் உயிரி எரிபொருள் கலத்துடன் இவை அனைத்தும் செயல்படுவது முக்கிய தொழில்நுட்ப சவால்களாகும், அவை இங்கு தீர்க்கப்பட்டன.”

ப்ரூஃப்-ஆஃப்-கான்செப்ட் ஸ்மார்ட் மாத்திரை 2.6 செமீ நீளம் மற்றும் 0.9 செமீ விட்டம் கொண்டது. இதுவரை, சிறுகுடல் தரவு பதிவு பன்றிகளில் மட்டுமே செய்யப்படுகிறது, அவை மனிதர்களுக்கு ஒத்த அளவு ஜி.ஐ.

அடுத்த படிகள்

இந்த சோதனைகளில் நம்பிக்கைக்குரிய முடிவுகளை அடைந்த நிலையில், இப்போது மாத்திரைகளில் கிடைக்கும் சென்சார்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் திட்டமிட்டுள்ளனர். இது குடலில் இன்னும் அதிகமான இரசாயன அளவுருக்களை கண்காணிக்க உதவும். ஸ்மார்ட் மாத்திரை சந்தையில் தற்போது கிடைப்பதை பொருத்த சென்சார்கள் மற்றும் எலக்ட்ரானிக் சர்க்யூட்ரியை மேலும் சிறியதாக்கவும் அவர்கள் திட்டமிட்டுள்ளனர்.

“இரைப்பை குடல் pH, வெப்பநிலை மற்றும் ஆக்ஸிஜன் செறிவுகளின் மாறும் மாற்றங்களைக் கொண்டிருப்பதால், எதிர்கால வேலை இந்த வேறுபாடுகளைக் கணக்கிட கூடுதல் உணர்திறன் முறைகளை ஒருங்கிணைக்கிறது” என்று டி லா பாஸ் ஆண்ட்ரெஸ் கூறினார்.

இந்த திட்டமானது UC சான் டியாகோ கிராஸ்-கேம்பஸ் ஒத்துழைப்பாகும், இது எலக்ட்ரிக்கல் மற்றும் கம்ப்யூட்டர் இன்ஜினியரிங் துறை மற்றும் UC சான் டியாகோ ஜேக்கப்ஸ் ஸ்கூல் ஆஃப் இன்ஜினியரிங்கில் உள்ள நானோ இன்ஜினியரிங் துறையின் ஆராய்ச்சியாளர்களை உள்ளடக்கியது; அணியக்கூடிய சென்சார்களுக்கான UC சான் டியாகோ மையம்; மைக்ரோபயோம் கண்டுபிடிப்புக்கான UC சான் டியாகோ மையம்; UC சான் டியாகோ ஆரோக்கியத்தில் காஸ்ட்ரோஎன்டாலஜி பிரிவு; மற்றும் VA சான் டியாகோ ஹெல்த்கேர் சிஸ்டம்.

டி லா பாஸ், மெர்சியர் மற்றும் வாங் ஆகியோருடன் இணைந்து, யுசி சான் டியாகோவின் மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் துறையின் நிகில் ஹர்ஷா மகந்தி ஆகியோரால் இந்த ஆராய்ச்சி இணைந்து எழுதப்பட்டது; அலெக்சாண்டர் டிரிஃபோனோவ், இத்திபோன் ஜீரபன், குல்தீப் மஹதோ, லு யின், திடாபோர்ன் சோன்சா-ஆர்ட், நிக்கோலஸ் மா மற்றும் வோன் ஜங், நானோ இன்ஜினியரிங் துறை, UC சான் டியாகோ; ரியான் பர்ன்ஸ், மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் துறை, UC சான் டியாகோ; மற்றும் அமீர் ஜரின்பார், காஸ்ட்ரோஎன்டாலஜி பிரிவு மற்றும் மைக்ரோபயோம் கண்டுபிடிப்புக்கான மையம், UC சான் டியாகோ மற்றும் VA சான் டியாகோ ஹெல்த்கேர் சிஸ்டம்.

இந்த ஆராய்ச்சியை UC சான் டியாகோ சென்டர் ஃபார் அணியக்கூடிய சென்சார்கள் (CWS) ஆதரித்தது.