Ybody. Продукт будущего от команды YoDa

Ybody
Использование топливных элементов для мониторинга здоровья

Сейчас каждый прибор хочет что-то узнать о своем хозяине: его дневную активность, пульс, рацион питания, пройденный километраж. Но возникает вопрос, что делать с этими данными дальше? Глобальный замысел заключается в том, чтобы эти данные могли использовать врачи и фитнес-тренеры, но пока результат далек от идеала.
Наша команда хочет предложить продукт на основе одного из революционных подходов к решению проблемы несовершенного мониторинга здоровья техникой. Речь идет о топливных элементах. Топливный элемент — это электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются извне — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе. (так утверждает Вики и бесконечный ряд статей по этой теме).

nnew

Отличие топливных элементов от гальванических и обыкновенных аккумуляторов заключается в том, что последние содержат расходуемые твёрдые или жидкие реагенты, масса которых ограничена объёмом батарей, и, когда электрохимическая реакция прекращается, они должны быть заменены на новые либо электрически перезаряжены, чтобы запустить обратную химическую реакцию, или по крайней мере в них должны быть заменены израсходованные электроды и загрязнённый электролит. В топливном элементе реагенты втекают, продукты реакции вытекают, и реакция может протекать так долго, как поступают в неё реагенты и сохраняется реакционная способность компонентов самого топливного элемента, чаще всего определяемая их «отравлением» побочными продуктами недостаточно чистых исходных веществ.
Ферментативные топливные элементы используют белки как катализаторы реакции на аноде и катоде. Прикрепленные (иммобилизованные) к специальному носителю (электроду определенной природы), ферменты по одну сторону электоролита осуществляют реакцию окисления, а по другую восстановления. Распространёнными белками для иммобилизации на аноде являются глюкозооксидаза (GOx), алкогольдегидрогеназа, глюкозодегидрогеназа (GDH), а на катоде лакказа, билирубиноксидаза (BOD).

Возникает резонный вопрос, а зачем я все это сейчас вам сообщаю и как это можно применить? Ответ простой, этот метод найдет себя в персонализированной медицине недалекого будущего. Сахара, спирты и другие органические вещества являются источниками электронов в этой системе. От их количества и потока зависит количество электронов, которое пройдет через такую цепь. Если в качестве сахара использовать глюкозу, которая присутствует во многих системах органов, то по количеству получаемой электрической энергии мы можем оценить ее концентрации. Такую тест систему, можно использовать для мониторинга концентрации глюкозы у людей больных сахарным диабетом. Но только ли это? Выделяемого таким элементом энергии хватит для стимуляции сердечных имплантатов при болезнях, связанных с неправильной работой миокарда. А изменение и подбор определенных белков позволят расширить количество возможных объектов детекции и сделает возможным производить мониторинг множества факторов состояния здоровья человека.
Со времени появления самой идеи топливных элементов в 1964 (Yahiro et al. 1964) концепция прошла большой путь и множество свершений. Изначально задуманные, как элементы жизнеобеспечения космических станций, ферментативные топливные элементы нашли свое применение там, где тяжело, опасно или невозможно применять обычные элементы питания в связи с их громоздкостью или возможной токсичностью. Таким местом стали живые системы (Mano et al. 2003), в том числе, тело человека: ферментативные топливные элементы не содержат токсичных электролитов, безопасно интегрируются в биохимические пути и способны долго находиться в организме без снижения уровня работы. Вершиной в этом направлении является идея кардиостимулятора на основе ферментативных топливных элементов, на данный момент реализованная для некоторых экспериментальных животных (MacVittie et al. 2013).

Минимальный размер, длительный срок работы, безопасность в применении и эффективность — будущее систем мониторинга здоровья человека.

new

Наш продукт — Ybody, персонализирования система мониторинга вашего здоровья. Это небольшая пластинка (топливный элемент), которая имеет возможность детекции ряда веществ. Она вставляется, как татуировка, в эпидермис кожи в разных местах тела и детектирует биохимический состав. Полученные данные отправляются на девайс носителя и с помощью облачных технологий анализируются и при необходимости отправляются врачу. Таким образом, у лечащего врача есть биохимические анализы крови и системы органов, которые отслеживаются в течение долгого периода, автоматически записываются в персональную электронную медицинскую книгу пациента. Такие данные можно нормально интерпретировать и использовать для оказания помощи клиенту: выявление патологий, советы по питанию, советы по уходу за здоровьем, подбор фитнес- упражнений. В случае чрезвычайной ситуации на экране девайса пациента будет отображена подробная инструкция по решению конкретной проблемы связной с его здоровьем или вызвана скорая помощь.
Ybody — знает о вашем состоянии без слов.
Ybody, как продукт, будет актуален и конкурентно способен по всему миру. Это однозначно прорыв в области персонализированой медицины.

Команда YoDa благодарит студентов факультета биоинженерии и биоинформатики: Гусева Филиппа, Меерсона Марка и Галкина Федора за оказанную помощь.

 

 

 

Список литературы:

ГОСТ 15596-82 Источники тока химические. Термины и определения
MacVittie, K. et al., 2013. From “cyborg” lobsters to a pacemaker powered by implantable biofuel cells. Energy Environ. Sci., 6 (1), pp.81–86. Available at: http://xlink.rsc.org/?DOI=C2EE23209J.
Mano, N., Mao, F. & Heller, A., 2003. Characteristics of a Miniature Compartment-less Glucose−O 2 Biofuel Cell and Its Operation in a Living Plant. Journal of the American Chemical Society, 125 (21), pp.6588–6594. Available at: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja0346328.
Yahiro, A.T., Lee, S.M. & Kimble, D.O., 1964. Bioelectrochemistry. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Specialized Section on Biophysical Subjects, 88 (2), pp.375–383. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/B73G5-47FWCR8-3R/2/075850aac2514a580908ac29d9c53837.

Добавить комментарий