Svedtest kan ændre medicinovervågning og diabetesbehandling

Svedtest kan ændre medicinovervågning og diabetesbehandling

Fra glukosesporing til påvisning af toksineksponeringer viser forskere, hvordan sved kan konkurrere med blod som en diagnostisk ressource, hvis teknologi og standardisering udvikler sig hurtigt nok.

Undersøgelse: Sved som en diagnostisk biovæske: analytiske fremskridt og fremtidige retninger. Fotokredit: PeopleImages/Shutterstock.com

En nylig offentliggjort anmeldelse iJournal of Pharmaceutical Analysisbeskriver, hvordan sved kan opsamles og analyseres for at få indsigt i sundhed og fremhæver de enheder, arbejdsgange, applikationer og huller, der stadig skal løses.

baggrund

Produceret af 2 til 4 millioner svedkirtler, sved er en klar, let sur væske, der indeholder elektrolytter, metabolitter, proteiner og endda xenobiotika. I modsætning til blodprøver er svedprøvetagning en smertefri, lavrisikoprocedure, der er egnet til gentagne tests eller felttests.

Nylige fremskridt har koblet mikrofluidplastre og trådløse biosensorer med laboratoriemetoder, hvilket muliggør påvisning af spormængder af interleukiner (IL'er), glucose, β-hydroxybutyrat og lægemidler. Uden for klinikker hjælper sved med retsmedicin og overvågning, men koncentrationerne er lave, mængderne varierer, og forurening er en reel bekymring.

Yderligere forskning er nødvendig for at standardisere indsamling, normalisere resultater og validere biomarkører, da mange svedbaserede markører mangler klarhed med hensyn til dosis-respons-forhold og klinisk validering.

Hvorfor sved betyder noget: En praktisk biovæske

Sweat kombinerer på en unik måde patientkomfort med kraftfuldt analytisk potentiale. Det er let tilgængeligt, kræver ingen nåle og kan indsamles gentagne gange under arbejde, træning eller dagligdagen. Kemisk set transporterer sved elektrolytter som natrium (Na⁺), kalium (K⁺) og chlorid (Cl⁻), samt små metabolitter som laktat, glucose og β-hydroxybutyrat samt proteiner og lipider i mindre mængder.

Det kan også transportere xenobiotika, hvilket muliggør overvågning af lægemidler, alkoholerstatninger og miljøgifte. Fordi pletter kan forblive på huden i dagevis, giver sved et bredere detektionsvindue end pleturin eller fingeraftryksblod, hvilket er særligt nyttigt til longitudinelle tendenser, adhærenstest og feltstudier. Udsving i kirtelaktivitet, hudoverfladeforurening og svedhastighed betyder dog, at resultaterne skal fortolkes med forsigtighed og ofte kræver normalisering.

Hvordan stoffer kommer ind i sved: ​​Fysiologi og transport

Eccrine kirtler, fordelt over det meste af huden, og apokrine kirtler, koncentreret i armhulerne og andre områder, udskiller let sur og for det meste vandig sved. Molekyler kommer ind i sved gennem passiv diffusion fra blodets interstitium, aktiv transport via pumper såsom P-glykoprotein (P-gp), receptormedierede processer eller efter lokal metabolisme i kirtelceller.

Talgsekreter blandes med sved på huden og tilføjer lipider, der kan transportere hydrofobe forbindelser. De fysisk-kemiske egenskaber er vigtige: Små, mindre proteinbundne og mere lipofile baser har en tendens til at fordele sig bedre. Dette hjælper med at forklare, hvorfor visse psykoaktive stoffer, pesticidrester og alkoholmetabolitter dukker op i sved, selvom de ikke findes i blod eller urin. Vejene bag svedsekretion er dog endnu ikke fuldt ud forstået, og hvor let forskellige forbindelser trænger ind i sved kan variere meget.

Fra plastre til tatoveringer: prøveudtagning og enheder

Samlingen har udviklet sig fra vatpinde og kapillarspiraler til integrerede systemer. Macroduct-systemet bruger pilocarpiniontoforese til at inducere lokal svedtendens og opsamler mikrolitervolumener via slanger. PharmCheks klæbeplastre akkumulerer ikke-flygtige analytter over tid og har manipulationssikre egenskaber for at opretholde chain of custody. DrugWipe giver hurtig, on-site immunokromatografisk screening.

Sports-grade mikrofluidisk plastre, som Gx Sweat Patch, dirigerer sved gennem farveskiftende kanaler og parrer med smartphone-apps for at estimere svedhastighed og natriumtab. Nyere opløselige mikronåleplastre leverer pilocarpin uden behov for ekstern strøm, hvilket forbedrer komfort og gennemførlighed hos spædbørn.

Hver metode håndterer komfort, volumen og kontamineringsrisiko forskelligt, så protokoller skal passe til brugssituationen, da ingen indsamlingsmetode er universelt egnet til alle miljøer.

Forberedelse og kvantificering af bittesmå signaler

Da mængderne af sved er små, og koncentrationerne er lave, er præ-analytiske trin afgørende. Væske-væske-ekstraktion beriger analytterne; Derivatisering forbedrer ydeevnen af ​​gaskromatografi for ikke-flygtige metabolitter. Fastfaseekstraktion isolerer mål på sporniveauer, mens dispersiv pipettespids fastfaseekstraktion (DPX) accelererer arbejdsgangen og øger følsomheden for psykoaktive paneler.

Lige så vigtig er normalisering: Brug af endogent natrium som en intern reference kan korrigere for det variable volumen fanget i plastre og forbedre sammenligneligheden mellem prøverne. For at reducere kontaminering er klare instruktioner om hudrensning, topisk undgåelse, hårfjerning og håndtering afgørende. Sammen omdanner disse trin mikroliter fortyndet sved til handlingsvenlige data.

Analytiske motorer og omics til opdagelse

Bordplatforme udvider mulighederne for, hvad wearables endnu ikke kan. Kernemagnetisk resonans (NMR) muliggør hurtige, ikke-destruktive snapshots af svedmetabolomet.

Gaschromatografi-massespektrometri (GC-MS) er fortsat guldstandarden for flygtige organiske forbindelser; Væskekromatografi-tandem massespektrometri (LC-MS/MS) og højopløsnings massespektrometri kvantificerer lægemidler, cytokiner, lipider og små metabolitter med høj specificitet. Kapillær elektroforese massespektrometri (CE-MS) er ideel til analyse af polære metabolitter.

På opdagelsessiden afslører metabolomics og proteomics sygdomsrelaterede signaturer. Undersøgelser har rapporteret svedforskelle i atopisk dermatitis, cystisk fibrose (CF), tuberkulose og mulige lungekræftmarkører. Disse omics-udlæsninger giver indsigt i, hvilke biomarkører der er robuste nok til at migrere ind i næste generations sensorer.

Kliniske og virkelige applikationer

CF-diagnose er stadig afhængig af forhøjede svedkloridniveauer, hvor niveauer over 60 mmol/L giver stærk støtte.

Ved diabetes er bærbare elektrokemiske sensorer i stigende grad i stand til at spore svedglukoseniveauer synkroniseret med blodtendenser, når prøveudtagningen er velkontrolleret. Nogle plastre integrerer nu sensing med mikronåls lægemiddeltilførsel til lukket sløjfestøtte.

Paneler af inflammatoriske cytokiner, herunder interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (IL-8), interleukin-10 (IL-10) og tumornekrosefaktor-alfa (TNF-α), er målbare i picogram-per-milliliter-området, hvilket åbner døre til overvågning af sygdomsopblussen. Alkoholforbrug kan påvises ved svedethanol eller ethylglucuronid.

Folkesundhedsbrug spænder fra hydreringsvejledning for atleter og varmeudsatte arbejdere til screening af forurenende stoffer på stedet.

Forensics, Jobs and Community Impact

Svedens diskrete, ikke-invasive prøveudtagning med lange vinduer understøtter prøvetidsovervågning, behandlingsprogrammer og antidopingforanstaltninger og supplerer urin, hvor manipulation er almindelig. PharmChek-plastre plus GC-MS eller LC-MS/MS bekræfter stimulanser og opioider, mens hurtige test giver kantstens- og arbejdspladsscreening. Ud over retfærdighed sporer Sweat brugen af ​​pesticider på arbejdspladsen og kommunale forurenende stoffer og støtter katastrofehjælpsindsatsen.

Udfordringer og vejen frem

Ved oversættelse er der variationer i flow og sammensætning, der kræver kontekst, kalibrering og normalisering. Hud-, talg- og miljøforurening kan forvirre spormål og kræver strenge materialer og protokoller.

Mange biomarkører mangler validering og et klart dosis-respons forhold. Mulighederne omfatter kunstig intelligens-mønster, fleksibel elektronik, batterier, der kan udvides og laveffektsradioer til praktisk kontinuerlig overvågning overalt. Imidlertid forbliver AI-integration prospektiv snarere end etableret, hvilket tyder på, at sveddiagnostik gør fremskridt, men endnu ikke er klinisk rutine.

Konklusioner

Denne gennemgang viser, at sved fungerer som en troværdig diagnostisk og overvågningsmatrix, når omhyggelig prøveudtagning, robust forberedelse og validerede analyser kombineres. Forfatterne forklarer, at moderne plastre, mikrofluidik og elektrokemiske sensorer kan måle elektrolytter, glucose, inflammatoriske IL'er, alkoholmarkører og lægemidler, mens laboratorieplatforme og omics udvider opdagelse og specificitet.

De understreger fordelene ved CF-testning, diabetesstøtte, retsmedicin og folkesundhed, men anerkender udfordringerne med variabilitet, kontaminering og ufuldstændig validering. De konkluderer, at standardiserede arbejdsgange, volumennormalisering og prospektive undersøgelser kombineret med kunstig intelligens-assisteret fortolkning er nødvendige for at flytte svedtest fra lovende til rutinemæssig klinisk og lokal brug.

Download din PDF-kopi nu!

Kilder: