Изследването на потта може да промени наблюдението на лекарствата и лечението на диабет

Изследването на потта може да промени наблюдението на лекарствата и лечението на диабет

От проследяване на глюкоза до откриване на експозиции на токсини, учените показват как потта може да съперничи на кръвта като диагностичен ресурс, ако технологията и стандартизацията напреднат достатъчно бързо.

Проучване: Потта като диагностичен биофлуид: аналитичен напредък и бъдещи насоки. Снимка: PeopleImages/Shutterstock.com

Наскоро публикувана рецензия вJournal of Pharmaceutical Analysisописва как потта може да бъде събрана и анализирана, за да се получи представа за здравето и подчертава устройствата, работните процеси, приложенията и пропуските, които все още трябва да бъдат адресирани.

фон

Произведена от 2 до 4 милиона потни жлези, потта е бистра, леко кисела течност, която съдържа електролити, метаболити, протеини и дори ксенобиотици. За разлика от кръвните тестове, вземането на проби от пот е безболезнена процедура с нисък риск, подходяща за многократни или полеви тестове.

Последните постижения съчетаха микрофлуидни пластири и безжични биосензори с лабораторни методи, което позволява откриването на следи от интерлевкини (IL), глюкоза, β-хидроксибутират и лекарства. Извън клиниките потта помага при криминалистиката и наблюдението, но концентрациите са ниски, количествата варират и замърсяването е истинско безпокойство.

Необходими са допълнителни изследвания за стандартизиране на събирането, нормализиране на резултатите и валидиране на биомаркери, тъй като много маркери, базирани на пот, нямат яснота по отношение на връзките доза-отговор и клиничното валидиране.

Защо потта има значение: Практичен биофлуид

Потта уникално съчетава комфорта на пациента с мощен аналитичен потенциал. Той е лесно достъпен, не изисква игли и може да се събира многократно по време на работа, упражнения или ежедневието. Химически погледнато, потта пренася електролити като натрий (Na⁺), калий (K⁺) и хлорид (Cl⁻), както и малки метаболити като лактат, глюкоза и β-хидроксибутират, както и протеини и липиди в по-малки количества.

Той може също да транспортира ксенобиотици, което позволява наблюдение на лекарства, заместители на алкохол и токсини в околната среда. Тъй като петната могат да останат върху кожата с дни, потта осигурява по-широк прозорец за откриване от петна урина или кръв от пръстови отпечатъци, което е особено полезно за надлъжни тенденции, тестове за придържане и полеви проучвания. Въпреки това, колебанията в активността на жлезите, замърсяването на повърхността на кожата и степента на изпотяване означават, че резултатите трябва да се тълкуват с повишено внимание и често изискват нормализиране.

Как веществата влизат в потта: Физиология и транспорт

Екринните жлези, разпределени в по-голямата част от кожата, и апокринните жлези, концентрирани в подмишниците и други области, отделят леко кисела и предимно водниста пот. Молекулите навлизат в потта чрез пасивна дифузия от кръвния интерстициум, активен транспорт чрез помпи като P-гликопротеин (P-gp), рецепторно-медиирани процеси или след локален метаболизъм в жлезисти клетки.

Мастните секрети се смесват с потта върху кожата и добавят липиди, които могат да транспортират хидрофобни съединения. Физикохимичните свойства са важни: Малките, по-малко свързани с протеини и по-липофилни основи са склонни да се разпределят по-добре. Това помага да се обясни защо някои психоактивни лекарства, остатъци от пестициди и алкохолни метаболити се появяват в потта, дори ако не се намират в кръвта или урината. Въпреки това пътищата зад отделянето на пот все още не са напълно разбрани и колко лесно различните съединения навлизат в потта може да варира значително.

От лепенки до татуировки: вземане на проби и устройства

Колекцията еволюира от тампони и капилярни спирали до интегрирани системи. Системата Macroduct използва йонофореза с пилокарпин, за да предизвика локално изпотяване и събира микролитрови обеми чрез тръбички. Адхезивните лепенки на PharmChek натрупват нелетливи аналити с течение на времето и имат функции за защита от фалшифициране, за да поддържат веригата на защита. DrugWipe осигурява бърз имунохроматографски скрининг на място.

Микрофлуидни лепенки от спортен клас, като Gx Sweat Patch, насочват потта през променящи цвета канали и се сдвояват с приложения за смартфон, за да изчислят скоростта на изпотяване и загубата на натрий. По-новите разтворими пластири с микроигли доставят пилокарпин без необходимост от външно захранване, подобрявайки комфорта и осъществимостта при кърмачета.

Всеки метод се справя по различен начин с комфорта, обема и риска от замърсяване, така че протоколите трябва да отговарят на случая на употреба, тъй като нито един метод за събиране не е универсално подходящ за всички среди.

Подготовка и количествено определяне на малки сигнали

Тъй като количествата пот са малки и концентрациите са ниски, предварителните аналитични стъпки са от решаващо значение. Течно-течната екстракция обогатява аналитите; Дериватизацията подобрява ефективността на газовата хроматография за нелетливи метаболити. Екстракцията на твърда фаза изолира мишените на следови нива, докато екстракцията на твърда фаза с дисперсионен накрайник на пипета (DPX) ускорява работния процес и повишава чувствителността на психоактивните панели.

Също толкова важно е нормализирането: използването на ендогенен натрий като вътрешна референция може да коригира променливия обем, уловен в петна, и да подобри сравнимостта между пробите. За да се намали замърсяването, ясни инструкции за почистване на кожата, избягване на локално приложение, премахване на косми и боравене са от съществено значение. Заедно тези стъпки трансформират микролитри разредена пот в приложими данни.

Аналитични машини и omics за откриване

Настолните платформи разширяват възможностите за това, което носимите устройства все още не могат да направят. Ядрено-магнитен резонанс (NMR) позволява бързи, неразрушителни снимки на метаболома на потта.

Газовата хроматография-масспектрометрия (GC-MS) остава златен стандарт за летливи органични съединения; Течна хроматография-тандемна масспектрометрия (LC-MS/MS) и масспектрометрия с висока разделителна способност определят количествено лекарства, цитокини, липиди и малки метаболити с висока специфичност. Масспектрометрията с капилярна електрофореза (CE-MS) е идеална за анализ на полярни метаболити.

От страна на откритието, метаболомиката и протеомиката разкриват признаци, свързани със заболяването. Проучванията съобщават за разлики в потта при атопичен дерматит, кистозна фиброза (CF), туберкулоза и възможни маркери за рак на белия дроб. Тези omics показания дават представа кои биомаркери са достатъчно стабилни, за да мигрират в сензори от следващо поколение.

Клинични и реални приложения

Диагнозата CF все още се основава на повишени нива на хлорид в потта, като нива над 60 mmol/L осигуряват силна подкрепа.

При диабет носимите електрохимични сензори са все по-способни да проследяват нивата на глюкоза в потта в синхрон с кръвните тенденции, когато вземането на проби е добре контролирано. Някои пластири вече интегрират сензори с доставяне на лекарства с микроигли за поддръжка на затворен цикъл.

Панели от възпалителни цитокини, включително интерлевкин-6 (IL-6), интерлевкин-8 (IL-8), интерлевкин-10 (IL-10) и тумор некрозисфактор-алфа (TNF-α), са измерими в диапазона пикограм на милилитър, отваряйки врати за наблюдение на обострянията на заболяването. Консумацията на алкохол може да бъде открита чрез изпотяване на етанол или етил глюкуронид.

Употребата за обществено здраве варира от насоки за хидратация за спортисти и работници, изложени на топлина, до скрининг на замърсители на място.

Криминалистика, работа и въздействие върху общността

Дискретното, неинвазивно вземане на проби с дълъг прозорец на Sweat подпомага наблюдението на изпитателния срок, програмите за лечение и антидопинговите мерки и допълва урината, когато манипулирането е често срещано. Пластирите PharmChek плюс GC-MS или LC-MS/MS потвърждават стимуланти и опиоиди, докато бързите тестове осигуряват скрининг на улицата и на работното място. Освен справедливостта, Sweat проследява употребата на пестициди на работното място и общинските замърсители и подкрепя усилията за помощ при бедствия.

Предизвикателства и пътят напред

При превода има вариации в потока и състава, които изискват контекст, калибриране и нормализиране. Кожата, себумът и замърсяването от околната среда могат да объркат следите от цели и изискват строги материали и протоколи.

Много биомаркери нямат валидиране и ясна връзка доза-отговор. Възможностите включват моделиране на изкуствен интелект, гъвкава електроника, разширяеми батерии и радиостанции с ниска мощност за удобно непрекъснато наблюдение навсякъде. Интегрирането на AI обаче остава по-скоро перспективно, отколкото установено, което предполага, че диагностиката на потта напредва, но все още не е клинично рутинна.

Изводи

Този преглед показва, че потта служи като надеждна диагностична и мониторингова матрица, когато се комбинират внимателно вземане на проби, стабилна подготовка и валидирани анализи. Авторите обясняват, че съвременните пластири, микрофлуиди и електрохимични сензори могат да измерват електролити, глюкоза, възпалителни IL, алкохолни маркери и лекарства, докато лабораторните платформи и omics разширяват откритието и специфичността.

Те подчертават ползите от тестването за муковисцидоза, подкрепата за диабет, криминалистиката и общественото здраве, но признават предизвикателствата на променливостта, замърсяването и непълното валидиране. Те заключават, че стандартизирани работни потоци, нормализиране на обема и проспективни проучвания, съчетани с интерпретация, подпомагана от изкуствен интелект, са необходими, за да се премести тестването на пот от обещаващо към рутинно клинично и общностно използване.

Изтеглете вашето PDF копие сега!

източници: