Sistema SERS-microfluídico portátil asistido por aprendizaje automático para la detección rápida de biomarcadores de...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Biomédica Ingeniería Biomédica.
• Química analítica Química analítica es un campo de estudio de la química analítica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• El análisis del sudor ofrece un método no invasivo para monitorear los estados fisiológicos y metabólicos de los atletas durante el ejercicio.
• Los métodos existentes para el análisis del sudor a menudo carecen de capacidades en tiempo real o requieren un manejo de muestras complejo.
• La composición química del sudor proporciona información valiosa sobre la salud y el rendimiento de un atleta.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un dispositivo portátil para el análisis del sudor en tiempo real y no invasivo durante la actividad física.
• Para crear un sensor capaz de análisis cuantitativo de los biomarcadores clave del sudor.
• Explorar el potencial de la vigilancia antidopaje y el monitoreo personalizado de la fisiología deportiva.

Principales métodos:

• Desarrollo de un dispositivo de dispersión Raman de superficie mejorada (SCMP-SERS) de microfluido circular segmentado basado en papel.
• Integración de papel plasmónico basado en puntos gold@carbon para mejorar el rendimiento SERS (factor de mejora de hasta 3,6 × 10^9).
• Incorporación de una red microfluídica de regulación de flujo para la recolección controlada del sudor y el análisis cuantitativo, junto con el aprendizaje automático para la identificación de estimulantes.

Principales resultados:

• El dispositivo SCMP-SERS realizó con éxito un análisis de sudor en tiempo real, identificando biomarcadores como la urea, el ácido úrico y el ácido láctico.
• El diseño multicanal permitió el muestreo continuo de sudor y la cuantificación SERS longitudinal durante el ejercicio.
• La integración del aprendizaje automático permitió la identificación de estimulantes en el sudor artificial con una precisión de más del 97,9%.

Conclusiones:

• El dispositivo portátil SCMP-SERS desarrollado ofrece una plataforma prometedora para el monitoreo no invasivo y en tiempo real del estado fisiológico de los atletas.
• Esta tecnología tiene un potencial significativo para la vigilancia antidopaje en tiempo real y aplicaciones personalizadas de fisiología deportiva.
• El dispositivo demuestra una alta sensibilidad y precisión en el análisis de biomarcadores de sudor y la detección de sustancias ilícitas.