Hikitestaus voi muuttaa lääkityksen seurantaa ja diabeteksen hoitoa

Hikitestaus voi muuttaa lääkityksen seurantaa ja diabeteksen hoitoa

Glukoosiseurannasta myrkkyaltistuksen havaitsemiseen tutkijat osoittavat, kuinka hiki voisi kilpailla verta diagnostisena resurssina, jos tekniikka ja standardointi edistyvät riittävän nopeasti.

Tutkimus: Hiki diagnostisena biofluidina: analyyttinen kehitys ja tulevaisuuden suunnat. Valokuva: PeopleImages/Shutterstock.com

Äskettäin julkaistu arvosteluJournal of Pharmaceutical Analysiskuvailee, kuinka hikeä voidaan kerätä ja analysoida saadakseen tietoa terveydestä, ja korostaa laitteita, työnkulkuja, sovelluksia ja puutteita, jotka on vielä korjattava.

tausta

2–4 miljoonan hikirauhasen tuottama hiki on kirkas, hieman hapan neste, joka sisältää elektrolyyttejä, aineenvaihduntatuotteita, proteiineja ja jopa ksenobiootteja. Toisin kuin verikokeet, hikinäytteenotto on kivuton, vähäriskinen toimenpide, joka sopii toistuvaan tai kenttätutkimukseen.

Viimeaikaiset edistysaskeleet ovat yhdistäneet mikrofluidiset laastarit ja langattomat biosensorit laboratoriomenetelmiin, mikä mahdollistaa pienten määrien interleukiinien (IL:iden), glukoosin, β-hydroksibutyraatin ja lääkkeiden havaitsemisen. Klinikoiden ulkopuolella hiki auttaa rikosteknisessä ja valvonnassa, mutta pitoisuudet ovat alhaiset, määrät vaihtelevat ja saastuminen on todellinen huolenaihe.

Lisätutkimusta tarvitaan keräämisen standardoimiseksi, tulosten normalisoimiseksi ja biomarkkerien validoimiseksi, koska monilta hikipohjaisista markkereista puuttuu selkeys annos-vaste-suhteiden ja kliinisen validoinnin suhteen.

Miksi hiki on tärkeä: käytännöllinen bioneste

Hiki yhdistää ainutlaatuisella tavalla potilaan mukavuuden ja tehokkaan analyyttisen potentiaalin. Se on helposti saatavilla, ei vaadi neuloja, ja se voidaan kerätä toistuvasti työn, harjoituksen tai päivittäisen elämän aikana. Kemiallisesti sanottuna hiki kuljettaa elektrolyyttejä, kuten natriumia (Na+), kaliumia (K+) ja kloridia (Cl⁻), sekä pieniä metaboliitteja, kuten laktaattia, glukoosia ja β-hydroksibutyraattia sekä proteiineja ja lipidejä pienempinä määrinä.

Se voi myös kuljettaa ksenobiootteja, mikä mahdollistaa huumeiden, alkoholin korvikkeiden ja ympäristömyrkkyjen seurannan. Koska tahrat voivat jäädä iholle päiviä, hiki tarjoaa laajemman tunnistusikkunan kuin pistevirtsa tai sormenjälkiveri, mikä on erityisen hyödyllistä pitkittäissuuntauksissa, tarttuvuustestauksessa ja kenttätutkimuksissa. Kuitenkin rauhasten toiminnan vaihtelut, ihon pinnan kontaminaatio ja hikoilunopeus merkitsevät sitä, että tuloksia on tulkittava varoen ja ne vaativat usein normalisointia.

Miten aineet pääsevät hikiin: Fysiologia ja kuljetus

Ekriinirauhaset, jotka jakautuvat suurimmassa osassa ihoa, ja apokriiniset rauhaset, jotka keskittyvät kainaloihin ja muille alueille, erittävät lievästi hapanta ja enimmäkseen vetistä hikeä. Molekyylit pääsevät hikeen passiivisen diffuusion kautta veren interstitiumista, aktiivisen kuljetuksen kautta pumppujen, kuten P-glykoproteiinin (P-gp) kautta, reseptorivälitteisten prosessien kautta tai paikallisen aineenvaihdunnan jälkeen rauhassoluissa.

Talipitoiset eritteet sekoittuvat hien kanssa iholla ja lisäävät lipidejä, jotka voivat kuljettaa hydrofobisia yhdisteitä. Fysikaalis-kemialliset ominaisuudet ovat tärkeitä: Pienet, vähemmän proteiineihin sitoutuneet ja lipofiilisemmat emäkset jakautuvat paremmin. Tämä auttaa selittämään, miksi tietyt psykoaktiiviset lääkkeet, torjunta-ainejäämät ja alkoholin aineenvaihduntatuotteet näkyvät hiessä, vaikka niitä ei löydy verestä tai virtsasta. Hien erittymisen taustalla olevia reittejä ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä, ja kuinka helposti eri yhdisteet pääsee hikeen, voi vaihdella suuresti.

Laastareista tatuointeihin: näytteenotto ja laitteet

Kokoelma on kehittynyt vanupuikoista ja kapillaarikeloista integroituihin järjestelmiin. Macroduct-järjestelmä käyttää pilokarpiini-iontoforeesia paikallisen hikoilun aiheuttamiseen ja kerää mikrolitratilavuuksia letkujen kautta. PharmChekin liima-laastarit keräävät haihtumattomia analyyttejä ajan myötä, ja niissä on väärentämisen estävät ominaisuudet säilytysketjun ylläpitämiseksi. DrugWipe tarjoaa nopean, paikan päällä tehtävän immunokromatografisen seulonnan.

Urheiluluokan mikrofluidiset laastarit, kuten Gx Sweat Patch, ohjaavat hikeä väriä vaihtavien kanavien kautta ja muodostavat pariliitoksen älypuhelinsovellusten kanssa hikoilunopeuden ja natriumhäviön arvioimiseksi. Uudemmat liukenevat mikroneulalaastarit toimittavat pilokarpiinia ilman ulkoista voimaa, mikä parantaa mukavuutta ja käyttökelpoisuutta vauvoilla.

Jokainen menetelmä käsittelee mukavuutta, tilavuutta ja kontaminaatioriskiä eri tavalla, joten protokollien tulee sopia käyttötapaukseen, koska mikään keräysmenetelmä ei sovellu yleisesti kaikkiin ympäristöihin.

Pienten signaalien valmistelu ja kvantifiointi

Koska hikimäärät ovat pieniä ja pitoisuudet alhaiset, esianalyysivaiheet ovat ratkaisevia. Neste-neste-uutto rikastaa analyyttejä; Derivatisointi parantaa haihtumattomien metaboliittien kaasukromatografian suorituskykyä. Kiinteän faasin uutto eristää kohteet pienillä määrillä, kun taas dispersiivinen pipetin kärjen kiinteäfaasinen uutto (DPX) nopeuttaa työnkulkua ja lisää psykoaktiivisten paneelien herkkyyttä.

Yhtä tärkeää on normalisointi: endogeenisen natriumin käyttäminen sisäisenä vertailukohtana voi korjata laastareihin jääneen tilavuuden ja parantaa näytteiden vertailua. Saastumisen vähentämiseksi selkeät ohjeet ihon puhdistamisesta, paikallisen käytön välttämisestä, karvojen poistosta ja käsittelystä ovat välttämättömiä. Yhdessä nämä vaiheet muuttavat mikrolitraa laimennettua hikeä käyttökelpoisiksi tiedoiksi.

Analyyttiset moottorit ja omikit löytöjä varten

Pöytäalustat laajentavat mahdollisuuksia siihen, mihin puettavat laitteet eivät vielä pysty. Ydinmagneettinen resonanssi (NMR) mahdollistaa nopeat, tuhoamattomat tilannekuvat hien metabolomista.

Kaasukromatografia-massaspektrometria (GC-MS) on edelleen haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kultastandardi; Nestekromatografia-tandemmassaspektrometria (LC-MS/MS) ja korkearesoluutioinen massaspektrometria mittaavat lääkkeet, sytokiinit, lipidit ja pienet metaboliitit suurella spesifisyydellä. Kapillaarielektroforeesimassaspektrometria (CE-MS) on ihanteellinen polaaristen metaboliittien analysointiin.

Löytöpuolella metabolomiikka ja proteomiikka paljastavat sairauksiin liittyviä allekirjoituksia. Tutkimukset ovat raportoineet hien eroista atooppisessa ihottumassa, kystisessä fibroosissa (CF), tuberkuloosissa ja mahdollisissa keuhkosyövän merkkiaineissa. Nämä omiikkalukemat antavat käsityksen siitä, mitkä biomarkkerit ovat riittävän kestäviä siirtyäkseen seuraavan sukupolven antureiksi.

Kliiniset ja todelliset sovellukset

CF-diagnoosi perustuu edelleen kohonneisiin hikikloridipitoisuuksiin, joiden yli 60 mmol/L tasot tarjoavat vahvaa tukea.

Diabetesessa puettavat sähkökemialliset anturit pystyvät yhä paremmin seuraamaan hien glukoositasoja synkronoituna veren trendien kanssa, kun näytteenotto on hyvin hallinnassa. Some patches now integrate sensing with microneedle drug delivery for closed-loop support.

Tulehduksellisten sytokiinien paneelit, mukaan lukien interleukiini-6 (IL-6), interleukiini-8 (IL-8), interleukiini-10 (IL-10) ja tuumorinekroositekijä-alfa (TNF-α), ovat mitattavissa pikogrammia/millilitra-alueella, mikä avaa ovia tautien pahenemisen seurantaan. Alkoholin kulutus voidaan havaita hikietanolilla tai etyyliglukuronidilla.

Kansanterveyskäyttö vaihtelee urheilijoiden ja kuumuudelle alttiina olevien työntekijöiden nesteytysohjeista paikan päällä suoritettavaan epäpuhtauksien seulomiseen.

Oikeuslääketiede, työpaikat ja yhteisön vaikutus

Sweatin huomaamaton, ei-invasiivinen, pitkän ikkunan näytteenotto tukee koeajan seurantaa, hoito-ohjelmia ja antidopingtoimia sekä täydentää virtsaa siellä, missä peukalointi on yleistä. PharmChek-laastarit sekä GC-MS- tai LC-MS/MS-laastarit vahvistavat piristeiden ja opioidien käytön, kun taas pikatestit mahdollistavat seulonnan reuna- ja työpaikalla. Oikeuden lisäksi Sweat seuraa torjunta-aineiden käyttöä työpaikoilla ja kunnallisia saasteita ja tukee katastrofiaputoimia.

Haasteet ja tie eteenpäin

Käännettäessä virtauksessa ja koostumuksessa on vaihteluita, jotka vaativat kontekstin, kalibroinnin ja normalisoinnin. Ihon, talin ja ympäristön kontaminaatiot voivat hämmentää kohteita ja vaatia tiukkoja materiaaleja ja protokollia.

Monilta biomarkkereilta puuttuu validointi ja selkeä annos-vastesuhde. Ominaisuuksiin kuuluu tekoälykuviointi, joustava elektroniikka, laajennettavat akut ja pienitehoiset radiot kätevään jatkuvaan valvontaan missä tahansa. Tekoälyintegraatio on kuitenkin pikemminkin ennakoiva kuin vakiintunut, mikä viittaa siihen, että hien diagnostiikka edistyy, mutta se ei ole vielä kliinisesti rutiinia.

Johtopäätökset

Tämä katsaus osoittaa, että hiki toimii uskottavana diagnoosi- ja seurantamatriisina, kun huolellinen näytteenotto, vankka valmistelu ja validoitu analytiikka yhdistetään. Kirjoittajat selittävät, että nykyaikaiset laastarit, mikrofluidiikka ja sähkökemialliset anturit voivat mitata elektrolyyttejä, glukoosia, tulehduksellisia IL:itä, alkoholimarkkereita ja lääkkeitä, kun taas laboratorioalustat ja omikit laajentavat löytöä ja spesifisyyttä.

He korostavat CF-testauksen, diabeteksen tuen, oikeuslääketieteen ja kansanterveyden etuja, mutta tunnustavat vaihtelevuuden, kontaminaation ja epätäydellisen validoinnin haasteet. He päättelevät, että standardoidut työnkulut, volyymien normalisointi ja prospektiiviset tutkimukset yhdistettynä tekoälyavusteiseen tulkintaan ovat välttämättömiä, jotta hikitestaus voidaan siirtää lupaavasta rutiininomaiseen kliiniseen ja yhteisölliseen käyttöön.

Lataa PDF-kopiosi nyt!

Lähteet: