Tıbbi İzlemede Bir Atılım: Nanopartikül Tabanlı Giyilebilir Biyosensörlerle Yeni Nesil Tıbbi Stabilizasyon

Yaşlanma, kronik hastalıklar ve artan nüfus gibi faktörlerin etkisiyle sağlık sistemi hayati bir dönüşümden geçiyor.

Sağlık hizmeti giderek daha fazla birey merkezli hale geliyor. Bu trend sürülür giyilebilir cihazlar sayesinde tıbbi teşhis için kritik biyobelirteçlerin sürekli ölçülmesi, hastalık durumunun, sağlığın ve çevrenin izlenmesi ve ter, tükürük, gözyaşı ve kan gibi biyolojik sıvıların değerlendirilmesi mümkün hale geliyor.

Bu giyilebilir cihazlar, çeşitli fizyolojik parametreler hakkında gerçek zamanlı veri toplamak için sensörleri kullanan taşınabilir elektronik cihazlardır; bu da aktivite seviyelerinin ve sağlığın sürekli izlenmesine olanak tanır.

Daha da önemlisi, bu biyosensörler normal bireylerin kendi vücut ısılarını izlemelerine yardımcı olur. kendi sağlık her yerden ve her zaman. Özellikle, bu cihazlar kronik hastalığı olan hastaların hastaneye yatış sayısını azaltmalarına ve maliyet tasarrufu yapmalarına yardımcı olabilir. Genel olarak, insanlar giyilebilir cihazlarla hayatlarını ve sağlıklarını daha iyi yönetebilirler.

Bu arada, doktorlar olası sağlık sorunlarını erken tespit edebilir, anında müdahale edebilir ve kişiselleştirilmiş sağlık planları sunabilirken, hastaneler de ekipman maliyetlerinden tasarruf edebilir.

Ölçülen parametrelere bağlı olarak giyilebilir biyosensörler optik, elektrokimyasal, elektromekanik, kimyasal ve optoelektronik sensörler gibi farklı tiplerde olabilir. Bu cihazlar takılabilir Biyokimyasal belirteçlerin invaziv olmayan ölçümlerini alarak biyolojik sinyalleri izlemek için insan vücuduna yerleştirilen veya vücuda yerleştirilen cihazlar.

Giyilebilir cihazlar, tasarımları veya kullanımları açısından; Sınıflandırılmalı Birkaç farklı şekilde. 

Başlamak gerekirse, adından da anlaşılacağı gibi bileğe takılan giyilebilir cihazlar (WWD), genellikle bileğe takılır. Akıllı saatler veya fitness bantları, temel ivmeölçer tabanlı olanlardan evrimleşmiş bu giyilebilir cihazlara örnektir şimdi dahil etmek İnvaziv olmayan insan izleme cihazları olarak kullanılan biyometrik algılama.

Özellikle bileklikler insan sağlığını ve fitness aktivitelerini takip etmek için tasarlanmıştır. Oldukça sınırlı özelliklere sahiptirler ve bazen bildirimler için bir ekranları bile olmayabilir. Fitbit, Amazon Halo Band ve Huawei Talkband B3 popüler örneklerdir.

Bilek saatleri veya akıllı saatler, belirli insan fizyolojik sinyallerini ve biyomekaniğini izleyen en popüler giyilebilir cihaz türlerinden biridir. Bilgi toplamak ve analiz ve okunabilirlik için akıllı telefona aktarmak için sensörler ve piller kullanırlar. Akıllı saatlerin bazı popüler örnekleri Apple Watch, Samsung Galaxy Watch ve Garmin Fenix'tir. EKG, kan oksijeni, SpO2, stres, uyku ve kalp atış hızı gibi ölçümlerin izlenmesine olanak tanırlar.

Daha sonra ter ve sıcaklık gibi vücut sıvılarının gerçek zamanlı analizi için yamalar var. Bu Abbott FreeStyle Libre ve Dexcom G7 glikoz izleme yamaları, ter bileşimini analiz ederek hidrasyon önerileri sağlayan Gatorade Gx Ter Yaması ve sürekli sıcaklık takibi için TempTraq içerir.

Ellerin yanı sıra, baş da bu cihazların kullanıldığı bir diğer vücut parçasıdır. giyilirKask, gözlük ve şapka gibi başa takılan aletler, eller serbest kullanım olanağı sunan görsel cihazlardır.

Akıllı gözlüklere gelince, Ray-Ban Meta Akıllı Gözlükler, Vuzix Blade & Vuzix Shield, Rokid Max ve Xreal gibi gözlüklerin endüstriyel, tıbbi, bilgi işlem, kurumsal ve oyun alanları için dahili kamera, hoparlör, yayın, yapay zeka gibi özellikler sunduğunu gördük.

Akıllı kasklar, yalnızca koruyucu başlık olarak değil, aynı zamanda elektronik algılama, uyarı ve iletişim cihazlarıyla entegre olarak akıllı hizmetler sunmak için de ilgi görüyor. Kasklar ayrıca araştırılmak beyne zayıf elektrik sinyalleri göndererek depresyonu tedavi etmek.

Akıllı giyim veya E-Tekstil mekanik, termal ve kimyasal değişikliklere yanıt veren akıllı malzemeler kullanan bir başka giyilebilir üründür. E-tekstiller ayrıca çevreden gelen dış uyaranları da algılayabilir.

E-tekstil alanında, sporcular ve tıbbi kullanım için kalp atış hızını, solunum hızını ve hareketi izleyen Hexoskin akıllı tişörtlerimiz var. Bu yıkanabilir giysiler sürekli kardiyak, pulmoner, aktivite, uyku verileri, elektrokardiyografi raporlaması ve solunum ventilasyonu sağlar. Hexoskin, erkekler, kadınlar ve çocuklar için ek koku önleyici ve UV koruma özellikleriyle invaziv olmayan ve rahat akıllı giysiler sunar. Teknolojiye gelince, 36+ saate kadar pil ömrü, 100 günden fazla kayıt ve Bluetooth bağlantısı sunarlar.

Gömleklerin yanı sıra çoraplar, gecelikler, ceketler ve ayakkabılar da akıllı hale geliyor. Dolayısıyla giyilebilir cihazların dünyası, insanların sağlık ve refahlarına giderek daha fazla öncelik vermesiyle açıkça hızla büyüyen bir dünya. Bu büyüme daha da körükleniyor Gerçek zamanlı veriye erişimin kolaylığı, sensör teknolojisindeki gelişmeler ve sağlık uygulamalarının yaygınlaşmasıyla.

Giyilebilir Biyosensörler için Yazdırılabilir Nanopartiküller

Giyilebilir biyosensörler hassas tıp alanında yeni ufuklar açarken, Caltech'teki araştırmacılar uzun ömürlü giyilebilir ter sensörlerinin seri üretimini mümkün kılan bir teknik geliştirdiler.

Özel nanopartikül dizilerinin mürekkep püskürtmeli baskı teknolojisiyle basılmasıyla, araştırma, giyilebilir ve implante edilebilir biyosensörlerin yaygın olarak benimsenmesini engelleyen üretim ölçeklenebilirliği, operasyonel istikrarsızlık ve sınırlı sayıda tespit edilebilir hedef gibi zorlukları ele almayı amaçlıyor.

Yazdırılabilir çekirdek-kabuk nanoparçacıkları, yerleşik çift işlevselliğe sahiptir: belirli bir hedefi tanımak için moleküler olarak basılmış bir polimer kabuk ve elektrokimyasal dönüşümü stabilize etmek için bir nikel hekzasiyanoferrat (NiHCF) çekirdeği. 

Caltech mühendisleri, mürekkep püskürtmeli baskı yoluyla optimize edilmiş bir nanopartikül mürekkep formülasyonundan yararlanarak, geniş bir biyobelirteç yelpazesini sürekli olarak izleyebilen esnek ve sağlam biyosensörlerin seri üretiminin mümkün olduğunu gösterdi. Bu İlaçlar, vitaminler, aminoasitler ve metabolitleri içerir.

Ekip ayrıca bu biyobelirteçlerin uzun süreli COVID-19'dan muzdarip bireylerde kreatinin, triptofan ve C vitamininin giyilebilir metabolik izlenmesinde etkililiğini gösterdi. 

Ayrıca yeni nanopartikülleri başarıyla kullandılar ve biyobelirteçlerin kanser hastalarında terapötik ilaç izlemede ve fare modelinde mikofenolik asit, siklofosfamid ve busülfan gibi immünosüpresanların gerçek zamanlı analizini sağlayarak yararlılığını doğruladılar.

Ancak teknoloji ile mümkün olan tek şey bu değil.

"Bu sensörlerin bize sürekli ve invaziv olmayan bir şekilde izleme olanağı sağladığı birçok kronik rahatsızlık ve bunların biyobelirteçleri var."

– Wei Gao, yazışma yazarı ve Caltech'teki Andrew ve Peggy Cherng Tıbbi Mühendislik Bölümü'nde tıbbi mühendislik profesörü

Göre yayınlanan kağıt¹ Nature Materials dergisinde tekniğin ayrıntılarının anlatıldığı makalede, nanopartikül küplerinin araştırmacıların takip etmek istediği C vitamini gibi belirli molekülleri içeren bir çözeltide oluşturulduğu belirtiliyor.

Hedef molekül daha sonra monomerler kendiliğinden bir araya gelerek bir polimer oluştururken kübik nanopartiküllerin içinde hapsolur. Bir çözücü sonraki kullanılır hedef molekülleri uzaklaştırmak için, geride moleküler olarak izlenmiş bir polimer kabuk bırakmak.

Bu kabuk, tıpkı yapay antikorların sadece belirli moleküllerin şekillerini seçici olarak belirlemesi gibi, hedef molekülün şekline tam olarak uyan şekillere sahip deliklerle noktalanmıştır.

Özellikle, yeni çalışmadaki araştırmacılar özel olarak oluşturulmuş polimerleri kimyasal bileşik NiHCF'den yapılmış bir nanopartikül çekirdeğiyle birleştiriyor. Bileşik, iyi elektriksel iletkenlik, yüksek termal kararlılık, geri dönüşümlü redoks reaksiyonlarına girme yeteneği ve manyetik davranış. Bu özellikler NiHCF'yi manyetik depolama ortamı, kataliz ve piller gibi elektrokimyasal enerji depolama cihazları ile sensörler ve biyosensörler için umut vadeden bir malzeme haline getirir.

Daha da önemlisi, NiHCF ter gibi vücut sıvılarıyla temas ettiğinde uygulanan elektrik voltajı altında da oksitlenebilir.

Bu çalışmada, hedef molekülün şeklindeki delikler boş ise akışkan NiHCF çekirdeğiyle temas edecek ve bu temas sonucunda elektrik sinyali oluşacaktır.

Ancak moleküller polimerle buluştuğunda bu deliklerin içine doğru kayarlar. Bu ter gibi vücut sıvılarının çekirdekle temas etmesini önleyerek elektrik sinyalini zayıflatır. Yani, elektrik sinyalinin ne kadar güçlü olduğu, hedeflenen molekülün, örneğin C vitamininin ne kadar mevcut olduğunu ortaya koyar. Gao şöyle açıklıyor:

"Bu çekirdek kritik öneme sahip. Nikel heksasiyanoferrat çekirdeği biyolojik sıvılarda bile oldukça kararlıdır ve bu sensörleri uzun vadeli ölçümler için ideal hale getirir."

Oluşturulan çekirdek-kabuk nanopartikülleri oldukça esnektir. Bunlar, tek bir dizide birden fazla nanopartikül "mürekkebi" kullanarak ter veya vücut sıvılarındaki hormon, amino asit, ilaç veya metabolit miktarını hesaplayan sensör dizilerini yazdırmak için kullanılır. 

Örneğin, araştırmacılar böbreklerin ne kadar iyi çalıştığını incelemek için yaygın olarak kullanılan biyobelirteç olan kreatinin bağlayan nanopartiküller de yazdırdılar. Ekip, bu nanopartikülleri, C Vitamini ve triptofanla bağlananlarla birlikte tek bir sensörde birleştirdi. daha sonra seri üretime geçti Uzun süreli COVID hastalarını incelemek için.

Nanopartikül tabanlı giyilebilir sensörler de basıldı City of Hope'daki kanser araştırma ve tedavi merkezinde araştırmacıların test ettiği, ayrı sensörler üzerinde üç spesifik ama farklı kanser ilacı için.

Aynı zamanda Ronald ve JoAnne Willens Bursiyeri ve Heritage Tıbbi Araştırma Enstitüsü Araştırmacısı olan Gao'ya göre:

"Bu teknolojinin potansiyelini göstererek, vücuttaki kanser ilaçlarının miktarını herhangi bir anda uzaktan izleyebildik."

Bu Sadece kanser için değil, aynı zamanda birçok başka rahatsızlık için de doz kişiselleştirmesinin yolunu gösteriyor, diye ekledi.

Tüm bunlara ek olarak, ekip nanopartiküllerin şunları bile yapabileceğini gösterdi: kullanılabilir Vücuttaki ilaç seviyelerini doğru bir şekilde izlemek için derinin hemen altına yerleştirilebilen sensörler yazdırmak.

Gelişmiş giyilebilir cihazlarla birlikte yenilikçi sağlık teknolojilerinin nasıl yükselişte olduğunu öğrenmek için buraya tıklayın.

Giyilebilir Teknolojiye Liderlik Eden Şirket

Şimdi giyilebilir teknoloji sektöründe atılımlarını sürdüren en önemli isme bir göz atalım.

1. Apple (AAPL + 0.15%)

3.63 trilyon dolarlık piyasa değeriyle dünyanın en büyük şirketi olan Apple'ın hisseleri şu anda 241.53 dolardan işlem görüyor ve YTD'de %3.55 düşüş var. EPS (TTM) 6.96 ve P/E (TTM) oranı 34.69. Apple tarafından ödenen temettü getirisi %0.41.

Apple, on yıldan uzun bir süre önce giyilebilir sektöre, ürün serisinin ilk ürünü olan Apple Watch Series 0'ı piyasaya sürerek katıldı. Akıllı saat sektörü zaten kalabalıktı o dönemde Apple, geç de olsa pazara giriş yapmayı başarmıştı. 

Apple yıllar içinde bu pazarın güzel bir bölümünü ele geçirmeyi başardı, ancak son yıllarda bir düşüş görüyor. 2020'de pazar payı %34'ün üzerindeydi, sonraki yıl yaklaşık %30'a düştü.

Göre IDCApple'ın 1'ün 3. çeyreğinden 2024. çeyreğine kadar pazar payı, geçen yılın aynı dönemindeki %16.2'ten düşerek 22.5 milyon sevkiyat kaydettiği için %18.4 oldu. Bununla birlikte, Apple şimdi Huawei'nin 23.6 milyon sevkiyatla geçmesi ve %16.9 pazar payı elde etmesiyle ikinci sırada yer alıyor. Bu ikisini Xiaomi, Samsung ve BBK takip ediyor. Yani Apple hâlâ güçlü bir varlığını sürdürürken, artık sert bir rekabetle karşı karşıya.

Tüm bunların ortasında, Apple giyilebilir teknolojisi üzerinde çalışmaya devam ediyor ve şimdi katılımcıların sağlıklarındaki değişiklikleri izlemek için bir çalışmada cihazlarını kullanmak üzere sağlık araştırma hedeflerini genişletiyor. Şirket, insanların her gün kullandığı cihazları ve uygulamaları kullanarak zihinsel ve fiziksel sağlık ile sosyal belirleyiciler arasındaki bağlantıları ve bunların bir kişinin genel refahına nasıl etki ettiğini değerlendirmeyi amaçlıyor.

Bu Bir kişinin sağlık verilerindeki sinyalleri belirleyerek potansiyel bir sağlık durumunu tespit etmelerine yardımcı olmaktır. Apple Sağlık Çalışması yapılacak Araştırma uygulamasında mevcut olan bu özellik, ekibin iPhone'daki Yürüyüş Dengesi ve Apple Watch'taki Vitals uygulaması gibi yeni araçlar geliştirmek için "değerli bilgiler" edinmesine yardımcı oldu.

Şirket geçen yıl akıllı gözlük, fitness yüzüğü ve hatta kameralı AirPods gibi yeni giyilebilir cihazlar geliştirme fikrini de araştırmaya başladı.

Akıllı bir yüzük giyilmek Parmak ucu, ilk olarak birkaç yıl önce tasarım grubu tarafından önerilmişti ve sağlık takibi özelliklerini Apple Watch'tan alıyordu. Ancak son zamanlarda mühendisler, ses sağlayabilen, kamera ve yapay zeka kullanarak nesneleri tanımlayabilen ve nihayetinde Apple'ın tüm gün takılabilen gerçek AR gözlükleri yaratma hedefi için bir sıçrama tahtası görevi görebilen akıllı gözlük olasılığını tartıştılar.

Şirket ayrıca giyilebilir cihaz işini büyütmek için AirPods kulaklıklar, Vision Pro kulaklık, Beats kulaklıklar, HomePod hoparlör ve Apple Watch üzerinde de yoğun bir şekilde çalışıyor. 

İlginçtir ki Apple, optik sensörlere güvenmeden Apple Watch'ta kan basıncı izlemeyi mümkün kılabilecek yeni bir akıllı saat teknolojisinin patentini aldı. Şimdilik Apple Watch, insanların sağlıklı bir yaşam sürmelerine yardımcı olmak için kalp atış hızı ve düzensiz ritim bildirimleri, AFib geçmişi, EKG uygulaması, düşük kardiyo fitness bildirimleri, kan oksijen seviyesi ve düşme algılama gibi güçlü uygulamalar sunuyor.

Ancak hepsi bu kadar değil. Apple'ın AirPods Pro 2 kulaklıkları, tezgah üstü işitme cihazlarının işlevselliğini bile sunuyor. İşitme testi etkileyici bir şekilde doğru olsa da, yalnızca hafif ila orta düzeyde işitme kaybı olan kişiler için uygundur.

Şimdi, şirketin mali sağlığı — Apple yakın zamanda rapor 2025 Aralık 1'te sona eren 28 mali yılının 2024. çeyreğine ilişkin mali sonuçlar. Apple, bu "şimdiye kadarki en iyi çeyrekte" 124.3 milyar dolar gelir elde etti ve hisse başına seyreltilmiş kazanç sırasıyla %2.40 ve %4 yıllık artışla 10 dolar oldu. 

Gelir, iPhone'lardan 69.14 milyar dolar, Mac ürünlerinden 8.99 milyar dolar, iPad'lerden 8.09 milyar dolar ve Apple Watch, AirPods, Beats ve Vision Pro satışlarını içeren Giyilebilirler olarak da adlandırılan diğer ürünlerden 11.75 milyar doları içeriyordu. Giyilebilirler kategorisi, bir önceki yıla göre %2'lik bir düşüş gördü. 

Bu arada 26.34 milyar dolar harcandı abonelikler, garantiler ve lisans anlaşmaları içeren hizmetler üzerine. Kazanç görüşmesinde, CEO Tim Cook şirketin bir milyardan fazla aboneliği olduğunu belirtti. Bu Apple TV+ ve iCloud gibi servislere abonelikleri ve App Store aracılığıyla üçüncü taraf uygulamalara abonelikleri içerir.

Şirketin güçlü faaliyet marjları, EPS'yi çift haneli büyümeyle tüm zamanların en yüksek seviyesine taşıdı ve bu sayede teknoloji devinin hissedarlarına 30 milyar doların üzerinde getiri sağlamasına olanak sağladı. Yönetim kurulu hisse başına 0.25 dolar nakit temettü dağıtacağını açıkladı.

Apple'ın aktif cihaz kurulu tabanı da tüm ürünler ve coğrafi segmentlerde yeni bir zirveye ulaştı. Ancak cihaz satışları Çin'de %11.1 oranında düştü. Ancak Cook, iPhone satışlarının Apple Intelligence'ın mevcut olduğu bölgelerde daha güçlü olduğunu söyledi.

“Apple silikonun gücüyle, uygulamaları ve deneyimleri daha da iyi ve daha kişisel hale getiren Apple Intelligence ile kullanıcılarımız için yeni olasılıkların kilidini açıyoruz.”

- Aşçı

Apple, bu yılın ortalarına doğru Çin'deki iPhone'larına yapay zeka özelliklerini getirmek için Alibaba ve Baidu ile işbirliği yapıyor.

Sonuç

Sağlık hizmetlerinin kişiselleştirilmesi tıbbın geleceğidir. BuSonuçta, hasta sonuçlarını iyileştirebilir, hastalık yükünü azaltabilir ve sağlık hizmeti maliyetlerini düşürebilir, ancak elbette bu, kişinin tam olarak neye ihtiyacı olduğunu bilmesi ve ardından doğru ilaç, besin ve metabolit karışımını sağlaması anlamına gelir.

Bunun için öncelikle sağlık alanındaki belirli biyobelirteçleri sürekli olarak ölçmenin ve izlemenin bir yoluna ihtiyacımız var. Yeni araştırmanın da gösterdiği gibi, giyilebilir teknoloji bu konuda büyük yardımcı olabilir. 

Araştırmacılar, yazdırılabilir çekirdek-kabuk nanopartikülleri geliştirerek uzun ömürlü, giyilebilir biyosensörlerin seri üretimine doğru büyük bir adım attılar. Kronik rahatsızlıkları izlemekten kanser hastaları için ilaç dozlarını kişiselleştirmeye kadar bu sensörlerin çok yönlülüğü, hassas tıpta yeni kapılar açıyor.

Teknolojideki bu tür gelişmeler, hem hastalara hem de sağlık hizmeti sağlayıcılarına sürekli ve kişiselleştirilmiş sağlık içgörüleri sunabilir ve kişiselleştirilmiş, veri odaklı sağlık yönetiminin olduğu bir geleceğe bizi yaklaştırabilir. sorunsuz bir şekilde entegre edilmiştir günlük hayatımıza!

En iyi giyilebilir sağlık takibi şirketlerinin listesi için buraya tıklayın.