Testiranje znoja moglo bi promijeniti praćenje lijekova i liječenje dijabetesa

Testiranje znoja moglo bi promijeniti praćenje lijekova i liječenje dijabetesa

Od praćenja glukoze do otkrivanja izloženosti toksinima, znanstvenici pokazuju kako bi znoj mogao parirati krvi kao dijagnostički resurs ako tehnologija i standardizacija napreduju dovoljno brzo.

Studija: Znoj kao dijagnostička biotekućina: analitički napredak i budući smjerovi. Autor fotografije: PeopleImages/Shutterstock.com

Nedavno objavljena recenzija uJournal of Pharmaceutical Analysisopisuje kako se znoj može prikupiti i analizirati kako bi se dobio uvid u zdravlje i ističe uređaje, tijekove rada, aplikacije i nedostatke koje još treba riješiti.

pozadina

Proizveden od 2 do 4 milijuna znojnih žlijezda, znoj je bistra, blago kisela tekućina koja sadrži elektrolite, metabolite, proteine, pa čak i ksenobiotike. Za razliku od krvnih pretraga, uzorkovanje znoja je bezbolan postupak niskog rizika pogodan za ponovljena ili terenska testiranja.

Nedavni napredak spojio je mikrofluidne flastere i bežične biosenzore s laboratorijskim metodama, omogućujući otkrivanje tragova interleukina (IL), glukoze, β-hidroksibutirata i lijekova. Izvan klinika, znoj pomaže u forenzici i nadzoru, ali koncentracije su niske, količine variraju, a kontaminacija je stvarna briga.

Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se standardiziralo prikupljanje, normalizirali rezultati i potvrdili biomarkeri, budući da mnogim markerima temeljenim na znoju nedostaje jasnoća u pogledu odnosa doza-odgovor i kliničke validacije.

Zašto je znoj važan: praktična biotekućina

Znoj jedinstveno kombinira udobnost pacijenta sa snažnim analitičkim potencijalom. Lako je dostupan, ne zahtijeva igle i može se skupljati više puta tijekom rada, vježbanja ili svakodnevnog života. Kemijski gledano, znoj prenosi elektrolite kao što su natrij (Na⁺), kalij (K⁺) i klorid (Cl⁻), kao i male metabolite kao što su laktat, glukoza i β-hidroksibutirat, kao i proteine ​​i lipide u manjim količinama.

Također može prenositi ksenobiotike, omogućujući praćenje lijekova, zamjena za alkohol i toksina iz okoliša. Budući da mrlje mogu ostati na koži danima, znoj pruža širi prozor detekcije nego točkasti urin ili krv otisaka prstiju, što je osobito korisno za longitudinalne trendove, testiranje prianjanja i terenske studije. Međutim, fluktuacije u aktivnosti žlijezda, kontaminacija površine kože i stopa znojenja znače da se rezultati moraju tumačiti s oprezom i često zahtijevaju normalizaciju.

Kako tvari ulaze u znoj: Fiziologija i transport

Ekrine žlijezde, raspoređene po većem dijelu kože, i apokrine žlijezde, koncentrirane u pazuhu i drugim regijama, izlučuju blago kiseli i uglavnom vodenasti znoj. Molekule ulaze u znoj pasivnom difuzijom iz krvnog intersticija, aktivnim transportom putem pumpi kao što je P-glikoprotein (P-gp), procesima posredovanim receptorima ili nakon lokalnog metabolizma u žljezdanim stanicama.

Sebacealni sekret miješa se sa znojem na koži i dodaje lipide koji mogu prenositi hidrofobne spojeve. Važna su fizikalno-kemijska svojstva: male, manje vezane na proteine ​​i više lipofilne baze imaju tendenciju bolje distribucije. To pomaže objasniti zašto se određeni psihoaktivni lijekovi, ostaci pesticida i metaboliti alkohola pojavljuju u znoju čak i ako se ne nalaze u krvi ili urinu. Međutim, putovi iza izlučivanja znoja još nisu u potpunosti razjašnjeni, a koliko lako različiti spojevi ulaze u znoj može uvelike varirati.

Od flastera do tetovaža: uzorkovanje i uređaji

Prikupljanje je evoluiralo od briseva i kapilarnih spirala do integriranih sustava. Sustav Macroduct koristi iontoforezu pilokarpina za induciranje lokalnog znojenja i prikuplja mikrolitarske količine putem cijevi. Ljepljivi flasteri tvrtke PharmChek nakupljaju nehlapljive analite tijekom vremena i imaju značajke zaštite od neovlaštenog otvaranja za održavanje lanca nadzora. DrugWipe omogućuje brzi imunokromatografski pregled na licu mjesta.

Sportski mikrofluidni flasteri, poput Gx Sweat Patch, usmjeravaju znoj kroz kanale koji mijenjaju boju i povezuju se s aplikacijama za pametne telefone za procjenu stope znojenja i gubitka natrija. Noviji topljivi flasteri s mikroiglicama daju pilokarpin bez potrebe za vanjskim napajanjem, poboljšavajući udobnost i izvedivost kod dojenčadi.

Svaka metoda drugačije obrađuje udobnost, volumen i rizik od kontaminacije, tako da protokoli moraju odgovarati slučaju upotrebe jer nijedna metoda prikupljanja nije univerzalno prikladna za sva okruženja.

Priprema i kvantifikacija sićušnih signala

Budući da su količine znoja male, a koncentracije niske, predanalitički koraci su ključni. Ekstrakcija tekućina-tekućina obogaćuje analite; Derivatizacija poboljšava učinkovitost plinske kromatografije za nehlapljive metabolite. Ekstrakcija čvrste faze izolira mete u tragovima, dok ekstrakcija čvrste faze disperzivnim vrhom pipete (DPX) ubrzava tijek rada i povećava osjetljivost za psihoaktivne ploče.

Jednako je važna normalizacija: korištenje endogenog natrija kao interne reference može ispraviti varijabilni volumen zarobljen u mrljama i poboljšati usporedivost između uzoraka. Kako bi se smanjila kontaminacija, ključne su jasne upute o čišćenju kože, izbjegavanju topikalne primjene, uklanjanju dlačica i rukovanju. Ovi koraci zajedno pretvaraju mikrolitre razrijeđenog znoja u podatke koji se mogu upotrijebiti.

Analitički strojevi i omics za otkrivanje

Stolne platforme proširuju mogućnosti onoga što nosivi uređaji još ne mogu. Nuklearna magnetska rezonancija (NMR) omogućuje brze, nedestruktivne snimke metaboloma znoja.

Plinska kromatografija-masena spektrometrija (GC-MS) ostaje zlatni standard za hlapljive organske spojeve; Tekućinska kromatografija-tandemska spektrometrija mase (LC-MS/MS) i spektrometrija mase visoke rezolucije kvantificiraju lijekove, citokine, lipide i male metabolite s visokom specifičnošću. Masena spektrometrija kapilarnom elektroforezom (CE-MS) idealna je za analizu polarnih metabolita.

Na strani otkrića, metabolomika i proteomika otkrivaju potpise povezane s bolešću. Studije su izvijestile o razlikama u znojenju kod atopijskog dermatitisa, cistične fibroze (CF), tuberkuloze i mogućih markera raka pluća. Ova omics očitanja pružaju uvid u to koji su biomarkeri dovoljno robusni da migriraju u senzore sljedeće generacije.

Kliničke i stvarne primjene

Dijagnoza CF-a i dalje se oslanja na povišene razine klorida u znoju, pri čemu razine iznad 60 mmol/L pružaju snažnu podršku.

Kod dijabetesa, nosivi elektrokemijski senzori sve su sposobniji pratiti razine glukoze u znoju u skladu s trendovima krvi kada je uzorkovanje dobro kontrolirano. Neki flasteri sada integriraju senzore s isporukom lijeka mikroiglicama za potporu zatvorene petlje.

Paneli upalnih citokina, uključujući interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (IL-8), interleukin-10 (IL-10) i faktor nekroze tumora alfa (TNF-α), mjerljivi su u rasponu pikograma po mililitru, otvarajući vrata za praćenje izbijanja bolesti. Konzumacija alkohola može se otkriti etanolom iz znoja ili etil glukuronidom.

Korištenje u javnom zdravstvu kreće se od smjernica za hidrataciju za sportaše i radnike izložene toplini do pregleda onečišćujućih tvari na licu mjesta.

Forenzika, poslovi i utjecaj na zajednicu

Diskretno, neinvazivno, dugotrajno uzorkovanje znoja podržava nadzor uvjetne kazne, programe liječenja i mjere protiv dopinga te nadopunjuje urin tamo gdje je petljanje uobičajeno. PharmChek flasteri plus GC-MS ili LC-MS/MS potvrđuju stimulanse i opioide, dok brzi testovi omogućuju pregled na ulici i na radnom mjestu. Osim pravde, Sweat prati upotrebu pesticida na radnom mjestu i komunalne zagađivače te podupire napore za pomoć u katastrofama.

Izazovi i put naprijed

Prilikom prevođenja postoje varijacije u tijeku i sastavu koje zahtijevaju kontekst, kalibraciju i normalizaciju. Kontaminacija kože, sebuma i okoliša može zbuniti mete u tragovima i zahtijevati rigorozne materijale i protokole.

Mnogim biomarkerima nedostaje validacija i jasan odnos doze i odgovora. Mogućnosti uključuju izradu uzoraka umjetne inteligencije, fleksibilnu elektroniku, proširive baterije i radijske uređaje male snage za praktičan kontinuirani nadzor bilo gdje. Međutim, integracija umjetne inteligencije ostaje perspektivna, a ne utvrđena, što sugerira da dijagnostika znojenja napreduje, ali još nije klinički rutinska.

Zaključci

Ovaj pregled pokazuje da znoj služi kao vjerodostojna dijagnostička i nadzorna matrica kada se kombiniraju pažljivo uzorkovanje, robusna priprema i validirana analitika. Autori objašnjavaju da moderni flasteri, mikrofluidika i elektrokemijski senzori mogu mjeriti elektrolite, glukozu, upalne IL-ove, alkoholne markere i lijekove, dok laboratorijske platforme i omics proširuju otkrića i specifičnosti.

Naglašavaju dobrobiti CF testiranja, potpore dijabetesa, forenzike i javnog zdravlja, ali priznaju izazove varijabilnosti, kontaminacije i nepotpune validacije. Oni zaključuju da su standardizirani tijek rada, normalizacija volumena i prospektivne studije u kombinaciji s tumačenjem potpomognutim umjetnom inteligencijom neophodni kako bi se testiranje znojenja pomaknulo s obećavajućeg na rutinsku kliničku i društvenu upotrebu.

Preuzmite svoju PDF kopiju sada!

Izvori: