Testování potu by mohlo změnit monitorování léků a péči o diabetes

Testování potu by mohlo změnit monitorování léků a péči o diabetes

Od sledování glukózy po detekci expozice toxinům vědci ukazují, jak by pot mohl konkurovat krvi jako diagnostickému zdroji, pokud technologie a standardizace postupují dostatečně rychle.

Studie: Pot jako diagnostická biotekutina: analytické pokroky a budoucí směry. Fotografický kredit: PeopleImages/Shutterstock.com

Nedávno zveřejněná recenze vJournal of Pharmaceutical Analysispopisuje, jak lze shromažďovat a analyzovat pot, aby bylo možné získat přehled o zdraví, a zdůrazňuje zařízení, pracovní postupy, aplikace a mezery, které je stále třeba řešit.

pozadí

Pot produkovaný 2 až 4 miliony potních žláz je čirá, mírně kyselá tekutina, která obsahuje elektrolyty, metabolity, proteiny a dokonce i xenobiotika. Na rozdíl od krevních testů je odběr potu bezbolestná procedura s nízkým rizikem vhodná pro opakované nebo terénní testování.

Nedávné pokroky spojily mikrofluidní náplasti a bezdrátové biosenzory s laboratorními metodami, což umožňuje detekci stopových množství interleukinů (IL), glukózy, β-hydroxybutyrátu a léků. Mimo kliniky pot pomáhá při forenzní analýze a sledování, ale koncentrace jsou nízké, množství se liší a kontaminace je skutečným problémem.

Je zapotřebí dalšího výzkumu pro standardizaci sběru, normalizaci výsledků a validaci biomarkerů, protože mnoho markerů založených na potu postrádá jasnost ohledně vztahů mezi dávkou a odezvou a klinické validace.

Proč na potu záleží: Praktická biotekutina

Pot jedinečně kombinuje pohodlí pacienta se silným analytickým potenciálem. Je snadno přístupný, nepotřebuje jehly a lze jej opakovaně sbírat během práce, cvičení nebo každodenního života. Chemicky řečeno, pot transportuje elektrolyty, jako je sodík (Na⁺), draslík (K⁺) a chlorid (Cl⁻), stejně jako malé metabolity, jako je laktát, glukóza a β-hydroxybutyrát, a také proteiny a lipidy v menším množství.

Může také transportovat xenobiotika, což umožňuje sledování léků, náhražek alkoholu a toxinů v životním prostředí. Vzhledem k tomu, že skvrny mohou na kůži zůstat celé dny, pot poskytuje širší detekční okno než skvrnová moč nebo krev otisků prstů, což je zvláště užitečné pro podélné trendy, testování přilnavosti a terénní studie. Kolísání aktivity žláz, kontaminace povrchu kůže a frekvence potu však znamenají, že výsledky musí být interpretovány opatrně a často vyžadují normalizaci.

Jak se látky dostávají do potu: Fyziologie a transport

Ekrinní žlázy, rozmístěné po většině kůže, a apokrinní žlázy, soustředěné v podpaží a dalších oblastech, vylučují mírně kyselý a většinou vodnatý pot. Molekuly vstupují do potu pasivní difúzí z krevního intersticia, aktivním transportem přes pumpy, jako je P-glykoprotein (P-gp), procesy zprostředkované receptory nebo po lokálním metabolismu ve žlázových buňkách.

Mazové sekrety se mísí s potem na kůži a přidávají lipidy, které mohou transportovat hydrofobní sloučeniny. Důležité jsou fyzikálně-chemické vlastnosti: Malé, méně vázané na proteiny a více lipofilní báze mají tendenci se lépe distribuovat. To pomáhá vysvětlit, proč se některé psychoaktivní drogy, zbytky pesticidů a metabolity alkoholu objevují v potu, i když se nenacházejí v krvi nebo moči. Cesty za sekrecí potu však ještě nejsou plně objasněny a jak snadno se různé sloučeniny dostávají do potu, se může značně lišit.

Od náplastí po tetování: odběr vzorků a zařízení

Kolekce se vyvinula od tamponů a kapilárních spirálek k integrovaným systémům. Systém Macroduct využívá pilokarpinovou iontoforézu k vyvolání lokálního pocení a shromažďuje mikrolitrové objemy pomocí hadiček. Adhezivní náplasti PharmChek v průběhu času akumulují netěkavé analyty a mají vlastnosti odolné proti neoprávněné manipulaci, aby bylo možné udržovat spotřebitelský řetězec. DrugWipe poskytuje rychlý imunochromatografický screening na místě.

Sportovní mikrofluidní náplasti, jako je Gx Sweat Patch, směrují pot přes kanály měnící barvu a spárují se s aplikacemi pro chytré telefony pro odhad míry pocení a ztráty sodíku. Novější rozpustné mikrojehličkové náplasti dodávají pilokarpin bez potřeby vnějšího napájení, čímž zlepšují pohodlí a použitelnost u kojenců.

Každá metoda zachází s komfortem, objemem a rizikem kontaminace odlišně, takže protokoly musí odpovídat případu použití, protože žádná metoda sběru není univerzálně vhodná pro všechna prostředí.

Příprava a kvantifikace drobných signálů

Vzhledem k tomu, že množství potu je malé a koncentrace jsou nízké, jsou předanalytické kroky klíčové. Extrakce kapalina-kapalina obohacuje analyty; Derivatizace zlepšuje výkon plynové chromatografie pro netěkavé metabolity. Extrakce na pevné fázi izoluje cíle na stopových úrovních, zatímco disperzní extrakce špičkou pipety na pevné fázi (DPX) urychluje pracovní tok a zvyšuje citlivost pro psychoaktivní panely.

Stejně důležitá je normalizace: použití endogenního sodíku jako vnitřní reference může korigovat proměnný objem zachycený v polích a zlepšit srovnatelnost mezi vzorky. Pro snížení kontaminace jsou nezbytné jasné pokyny k čištění pokožky, lokálnímu vyhýbání se, odstraňování chloupků a manipulaci. Společně tyto kroky transformují mikrolitry zředěného potu na využitelná data.

Analytické motory a omics pro objevování

Stolní platformy rozšiřují možnosti toho, co nositelná zařízení zatím neumí. Nukleární magnetická rezonance (NMR) umožňuje rychlé, nedestruktivní snímky metabolomu potu.

Plynová chromatografie-hmotnostní spektrometrie (GC-MS) zůstává zlatým standardem pro těkavé organické sloučeniny; Kapalinová chromatografie-tandemová hmotnostní spektrometrie (LC-MS/MS) a hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením kvantifikují léčiva, cytokiny, lipidy a malé metabolity s vysokou specificitou. Kapilární elektroforézní hmotnostní spektrometrie (CE-MS) je ideální pro analýzu polárních metabolitů.

Na straně objevů metabolomika a proteomika odhalují signatury související s onemocněním. Studie uvádějí rozdíly v potu u atopické dermatitidy, cystické fibrózy (CF), tuberkulózy a možných markerů rakoviny plic. Tyto omické údaje poskytují přehled o tom, které biomarkery jsou dostatečně robustní, aby mohly migrovat do senzorů nové generace.

Klinické a reálné aplikace

Diagnostika CF se stále opírá o zvýšené hladiny chloridů v potu, přičemž hladiny nad 60 mmol/l poskytují silnou podporu.

U diabetu jsou nositelné elektrochemické senzory stále více schopné sledovat hladiny glukózy v potu v synchronizaci s krevními trendy, když je odběr vzorků dobře kontrolován. Některé náplasti nyní integrují snímání s mikrojehlovým podáváním léčiva pro podporu uzavřené smyčky.

Panely zánětlivých cytokinů, včetně interleukinu-6 (IL-6), interleukinu-8 (IL-8), interleukinu-10 (IL-10) a tumor nekrotizujícího faktoru alfa (TNF-α), jsou měřitelné v rozsahu pikogramů na mililitr, což otevírá dveře pro monitorování vzplanutí onemocnění. Konzumaci alkoholu lze zjistit pomocí etanolu nebo ethylglukuronidu z potu.

Použití v oblasti veřejného zdraví sahá od pokynů pro hydrataci pro sportovce a pracovníky vystavené teplu až po screening znečišťujících látek na místě.

Forenzní, pracovní a komunitní dopad

Diskrétní, neinvazivní vzorkování potu s dlouhým oknem podporuje probační monitorování, léčebné programy a antidopingová opatření a doplňuje moč tam, kde je falšování běžné. Náplasti PharmChek plus GC-MS nebo LC-MS/MS potvrzují stimulanty a opioidy, zatímco rychlé testy poskytují screening na ulici a na pracovišti. Kromě spravedlnosti Sweat sleduje používání pesticidů na pracovišti a komunální znečišťující látky a podporuje úsilí o pomoc při katastrofách.

Výzvy a cesta vpřed

Při překladu dochází k odchylkám v toku a složení, které vyžadují kontext, kalibraci a normalizaci. Kontaminace kůže, kožního mazu a životního prostředí může zmást stopové cíle a vyžaduje přísné materiály a protokoly.

Mnoho biomarkerů postrádá validaci a jasný vztah mezi dávkou a odezvou. Mezi schopnosti patří vzorování umělé inteligence, flexibilní elektronika, rozšiřitelné baterie a nízkoenergetická rádia pro pohodlné nepřetržité sledování kdekoli. Integrace AI však zůstává spíše prospektivní než zavedená, což naznačuje, že diagnostika potu postupuje vpřed, ale zatím není klinicky rutinní.

Závěry

Tento přehled ukazuje, že pot slouží jako věrohodná diagnostická a monitorovací matrice, když se zkombinuje pečlivé odběry vzorků, robustní příprava a ověřené analýzy. Autoři vysvětlují, že moderní náplasti, mikrofluidika a elektrochemické senzory mohou měřit elektrolyty, glukózu, zánětlivé IL, alkoholové markery a léky, zatímco laboratorní platformy a omiky rozšiřují objev a specifičnost.

Zdůrazňují výhody testování CF, podpory diabetu, forenzní analýzy a veřejného zdraví, ale uznávají problémy spojené s variabilitou, kontaminací a neúplnou validací. Docházejí k závěru, že standardizované pracovní postupy, normalizace objemu a prospektivní studie v kombinaci s interpretací pomocí umělé inteligence jsou nezbytné k tomu, aby se testování potu posunulo ze slibného na rutinní klinické a komunitní použití.

Stáhněte si svou kopii PDF nyní!

Zdroje: