Giyilebilir cihazlar, insanların fizyolojik durumunu gerçek zamanlı olarak izlemek için önemli bir fırsat sunmaktadır. Giyilebilir sensörlerin pratik olması için rahat, göze batmayan ve insan vücudunun yumuşak özellikleriyle uyumlu olması gerekmektedir[1,2]. İnsan vücudundaki en büyük ve en erişilebilir organ olan deri; hastalıkların teşhisinde ve izlenmesinde önemli, biyolojik belirteçler açısından zengin biyolojik sıvılar içerir. Cilt; ter, ISF( interstisyel boşluk veya interstisyum) ve kan gibi biyolojik sıvılara müdahalesiz erişim sağlar. Bu sıvılar doğaları gereği çok farklı olabilir, ancak bir bireyin sağlık durumunun göstergesi olabilecek zengin biyokimyasal bilgiler içermektedirler[2]. Örneğin, ter ve ISF'de glukozun saptanması, diyabetin yönetimiyle bağlantılı olarak son zamanlarda büyük bir ilgi görmüştür[1].
Mikro ve nanoteknoloji araştırmalarındaki gelişmeler, çok işlevli giyilebilir algılama cihazlarının gelişimini desteklemiştir. Bu sensörler, çeşitli vücut sıvılarını örnekleyerek epidermis, dermis ve hipodermis gibi farklı cilt bölümlerinden(Figür1) fizyolojik parametrelerin izlenmesine izin verebilir[2].
Figür1: Giyilebilir Biyosensörlerin Derideki Görünümü[1]
Giyilebilir sensörler, akıllı telefonların ve diğer mobil cihazların ortaya çıkmasından bu yana, bireylerin performansı ve sağlığı hakkında yararlı bilgiler sağlama yetenekleri nedeniyle çok dikkat çekmiştir. Bu alandaki ilk çalışmalar; adım sayaçları, yakılan kaloriler veya kalp atış hızı gibi hayati belirtileri izleyen fiziksel sensörlere odaklanmıştır[3]. Ancak son yıllarda bu giyilebilir biyosensörlerin yüzü değişmeye başladı. Araştırmacılar fiziksel egzersiz aktivitesini izlemekten diyabet yönetimi, otizmli çocukların davranışlarını önceden tahmin edebilme veya yaşlıların uzaktan izlenmesi gibi sağlık uygulamalarında büyük zorluklarla mücadele etmeye odaklanmaya başladılar[3,4].
Tipik bir biyosensör iki temel fonksiyonel ünite içerir: hedef analitin seçici olarak tanınmasından sorumlu bir 'biyoreseptör' (enzim, antikor, DNA vb.) ve bunu çeviren bir fiziko-kimyasal dönüştürücü (elektrokimyasal, optik, mekanik vb.) biyotanımlama olayını faydalı bir sinyale dönüştürür. Bu tür cihazlar başlangıçta kontrollü (laboratuvar veya bakım noktası) ortamlarda in vitro ölçümler veya tek kullanımlık evde testler (kan şekeri test şeritleri vb.) için geliştirilmiştir. Geçmişteki bu ilerlemeler, çok çeşitli sağlık uygulamalarıyla bağlantılı olarak kan izleme biyomedikal cihazlarına alternatif olarak invaziv olmayan biyoizleme uygulamaları için modern giyilebilir biyosensörlerin yolunu açmıştır[3].
Biyosensörler; yüksek özgüllükleri, hızları, taşınabilirlikleri, düşük maliyetleri ve düşük güç gereksinimleri nedeniyle giyilebilir uygulamalar için büyük umut vaat ediyor. Ter, gözyaşı, tükürük veya interstisyel sıvı (ISF) gibi biyoakışkanların invazif olmayan kimyasal analizi için yenilikçi biyosensör platformları halihazırda çeşitli tepeden tırnağa uygulama alanlarında yaygın olarak uygulanmış ve bir dizi önemli analiti hedef almıştır. Ter, gözyaşı, tükürük ve ISF, invazif olmayan bir şekilde örneklenebildikleri için hedeflenmiştir, yani vücudun cildinin en dıştaki koruyucu katmanlarını (stratum corneum) bozmadan ve kanla temas etmeden kolayca erişilebilirler. Bu nedenle, invazif olmayan algılama yöntemleri, minimum zarar veya enfeksiyon riski taşır ve genellikle daha kullanıcı dostudur[3,5].
Figür2:Çeşitli Giyilebilir Biyosensör Örnekleri[3]
Kaynakça
Kim, J., Sempionatto, J. R., Imani, S., Hartel, M. C., Barfidokht, A., Tang, G., … Wang, J. (2018). Simultaneous Monitoring of Sweat and Interstitial Fluid Using a Single Wearable Biosensor Platform. Advanced Science, 1800880. doi:10.1002/advs.201800880
Dervisevic, M., Alba, M., Prieto-Simon, B., & Voelcker, N. H. (2019). Skin in the diagnostics game: Wearable biosensor nano- and microsystems for medical diagnostics. Nano Today, 100828. doi:10.1016/j.nantod.2019.100828
Kim, J., Campbell, A.S., de Ávila, B.EF. et al. Wearable biosensors for healthcare monitoring. Nat Biotechnol 37, 389–406 (2019). https://doi.org/10.1038/s41587-019-0045-y
Goodwin, M. S., Mazefsky, C. A., Ioannidis, S., Erdogmus, D., & Siegel, M. (2019). Predicting aggression to others in youth with autism using a wearable biosensor. Autism Research. doi:10.1002/aur.2151
Wei, X., Zhu, M., Li, J., Liu, L., Yu, J., Li, Z., & Ding, B. (2021). Wearable biosensor for sensitive detection of uric acid in artificial sweat enabled by a fiber structured sensing interface. Nano Energy, 85, 106031. doi:10.1016/j.nanoen.2021.106031