Prakaito tyrimas gali pakeisti vaistų stebėjimą ir diabeto priežiūrą

Prakaito tyrimas gali pakeisti vaistų stebėjimą ir diabeto priežiūrą

Nuo gliukozės sekimo iki toksinų poveikio aptikimo, mokslininkai parodo, kaip prakaitas gali konkuruoti su krauju kaip diagnostikos šaltiniu, jei technologijos ir standartizavimas vystysis pakankamai greitai.

Tyrimas: prakaitas kaip diagnostinis biofluidas: analizės pažanga ir ateities kryptys. Nuotraukų kreditas: PeopleImages / Shutterstock.com

Neseniai paskelbta apžvalgaFarmacinės analizės žurnalasaprašoma, kaip galima rinkti ir analizuoti prakaitą, kad būtų galima sužinoti apie sveikatą, ir pabrėžiami įrenginiai, darbo eigos, programos ir trūkumai, kuriuos dar reikia pašalinti.

fone

Prakaitas, kurį gamina 2–4 ​​milijonai prakaito liaukų, yra skaidrus, šiek tiek rūgštus skystis, kuriame yra elektrolitų, metabolitų, baltymų ir net ksenobiotikų. Skirtingai nuo kraujo tyrimų, prakaito mėginių ėmimas yra neskausminga, mažos rizikos procedūra, tinkama pakartotiniam ar lauko tyrimui.

Naujausi pažanga susiejo mikrofluidinius pleistrus ir belaidžius biojutiklius su laboratoriniais metodais, leidžiančiais aptikti interleukinų (IL), gliukozės, β-hidroksibutirato ir vaistų pėdsakus. Už klinikų ribų prakaitas padeda atlikti teismo ekspertizę ir stebėjimą, tačiau jo koncentracija maža, kiekiai skiriasi, o užterštumas kelia didelį susirūpinimą.

Norint standartizuoti rinkimą, normalizuoti rezultatus ir patvirtinti biomarkerius, reikia atlikti tolesnius tyrimus, nes daugeliui prakaito žymenų trūksta aiškumo dėl dozės ir atsako santykio bei klinikinio patvirtinimo.

Kodėl prakaitas svarbus: praktiškas biofluidas

Prakaitas unikaliai sujungia paciento komfortą su galingu analitiniu potencialu. Jis lengvai pasiekiamas, nereikalauja adatų ir gali būti renkamas pakartotinai dirbant, sportuojant ar kasdieniame gyvenime. Kalbant chemiškai, prakaitas perneša elektrolitus, tokius kaip natris (Na⁺), kalis (K⁺) ir chloridas (Cl⁻), taip pat mažus metabolitus, tokius kaip laktatas, gliukozė ir β-hidroksibutiratas, taip pat mažesniais kiekiais baltymus ir lipidus.

Jis taip pat gali transportuoti ksenobiotikus, leidžiančius stebėti vaistus, alkoholio pakaitalus ir aplinkos toksinus. Kadangi dėmės ant odos gali išlikti kelias dienas, prakaitas suteikia platesnį aptikimo langą nei taškinis šlapimas ar pirštų atspaudų kraujas, o tai ypač naudinga atliekant išilgines tendencijas, testuojant laikymąsi ir atliekant lauko tyrimus. Tačiau liaukų veiklos svyravimai, odos paviršiaus užterštumas ir prakaito greitis reiškia, kad rezultatai turi būti interpretuojami atsargiai ir dažnai juos reikia normalizuoti.

Kaip medžiagos patenka į prakaitą: fiziologija ir transportas

Ekrininės liaukos, išsidėsčiusios didžiojoje odos dalyje, ir apokrininės liaukos, susitelkusios pažastyse ir kitose srityse, išskiria šiek tiek rūgštų ir daugiausia vandeningą prakaitą. Molekulės patenka į prakaitą per pasyvią difuziją iš kraujo intersticio, per aktyvų transportavimą per siurblius, tokius kaip P-glikoproteinas (P-gp), receptorių sukeltus procesus arba po vietinio metabolizmo liaukos ląstelėse.

Riebalinės išskyros ant odos susimaišo su prakaitu ir prideda lipidų, galinčių transportuoti hidrofobinius junginius. Fizikinės ir cheminės savybės yra svarbios: mažos, mažiau surištos ir lipofiliškesnės bazės geriau pasiskirsto. Tai padeda paaiškinti, kodėl tam tikri psichoaktyvūs vaistai, pesticidų likučiai ir alkoholio metabolitai atsiranda prakaite, net jei jų nėra kraujyje ar šlapime. Tačiau prakaito sekrecijos keliai dar nėra visiškai suprantami, o skirtingų junginių patekimas į prakaitą gali labai skirtis.

Nuo pleistrų iki tatuiruočių: mėginių ėmimas ir prietaisai

Kolekcija išsivystė nuo tamponų ir kapiliarų ritinių iki integruotų sistemų. Macroduct sistema naudoja pilokarpino jonoforezę vietiniam prakaitavimui sukelti ir surenka mikrolitrų tūrį per vamzdelius. PharmChek lipnūs pleistrai laikui bėgant kaupia nelakias analites ir turi apsaugos nuo klastojimo savybes, kad išlaikytų priežiūros grandinę. DrugWipe užtikrina greitą imunochromatografinį patikrinimą vietoje.

Sporto klasės mikrofluidiniai pleistrai, tokie kaip Gx Sweat Patch, nukreipia prakaitą spalvų keitimo kanalais ir suporuoja su išmaniųjų telefonų programėlėmis, kad įvertintų prakaito greitį ir natrio praradimą. Naujesni tirpstantys mikroadatiniai pleistrai suteikia pilokarpiną nereikalaujant išorinės energijos, o tai pagerina kūdikių komfortą ir tinkamumą.

Kiekvienas metodas skirtingai valdo komfortą, tūrį ir užteršimo riziką, todėl protokolai turi atitikti naudojimo atvejį, nes joks surinkimo metodas nėra universalus visoms aplinkoms.

Mažų signalų paruošimas ir kiekybinis įvertinimas

Kadangi prakaito kiekis yra nedidelis, o koncentracija maža, išankstiniai analizės žingsniai yra labai svarbūs. Skysčio-skysčio ekstrakcija praturtina analites; Derivatizavimas pagerina dujų chromatografijos efektyvumą nelakiųjų metabolitų atveju. Kietosios fazės ekstrahavimas išskiria taikinius pėdsakų lygiu, o dispersinis pipetės antgalio kietosios fazės ekstrahavimas (DPX) pagreitina darbo eigą ir padidina psichoaktyvių plokščių jautrumą.

Ne mažiau svarbus yra normalizavimas: naudojant endogeninį natrį kaip vidinį etaloną, galima pakoreguoti kintamą tūrį, įstrigusį pleistre, ir pagerinti mėginių palyginamumą. Siekiant sumažinti užteršimą, labai svarbu pateikti aiškias odos valymo, vietinio naudojimo vengimo, plaukų šalinimo ir tvarkymo instrukcijas. Kartu šie veiksmai paverčia praskiesto prakaito mikrolitrus į veiksmingą informaciją.

Analitiniai varikliai ir omikos atradimams

Stalinės platformos išplečia galimybes to, ko nešiojami įrenginiai dar negali padaryti. Branduolinis magnetinis rezonansas (BMR) leidžia greitai ir nesugriaunamas prakaito metabolizmo nuotraukas.

Dujų chromatografijos-masių spektrometrija (GC-MS) išlieka auksiniu lakiųjų organinių junginių standartu; Skysčių chromatografijos tandemo masės spektrometrija (LC-MS/MS) ir didelės skiriamosios gebos masių spektrometrija kiekybiškai įvertina vaistus, citokinus, lipidus ir mažus metabolitus, turinčius didelį specifiškumą. Kapiliarinė elektroforezės masės spektrometrija (CE-MS) idealiai tinka polinių metabolitų analizei.

Kalbant apie atradimą, metabolomika ir proteomika atskleidžia su liga susijusius parašus. Tyrimai pranešė apie prakaito skirtumus sergant atopiniu dermatitu, cistine fibroze (CF), tuberkulioze ir galimais plaučių vėžio žymenimis. Šie omikos rodmenys leidžia suprasti, kurie biomarkeriai yra pakankamai tvirti, kad galėtų pereiti į naujos kartos jutiklius.

Klinikinės ir realaus pasaulio programos

CF diagnozė vis dar priklauso nuo padidėjusio prakaito chlorido kiekio, kai lygis viršija 60 mmol/l, suteikia tvirtą paramą.

Sergant cukriniu diabetu, nešiojami elektrocheminiai jutikliai vis labiau gali stebėti prakaito gliukozės kiekį sinchroniškai su kraujo tendencijomis, kai mėginių ėmimas yra gerai kontroliuojamas. Kai kurie pleistrai dabar integruoja jutimą su mikroadatiniu vaistų tiekimu, kad būtų palaikomas uždaras ciklas.

Uždegiminių citokinų, įskaitant interleukiną-6 (IL-6), interleukiną-8 (IL-8), interleukiną-10 (IL-10) ir naviko nekrozės faktorių-alfa (TNF-α), skydelius galima išmatuoti pikogramų viename mililitre diapazone, o tai atveria duris ligų paūmėjimams stebėti. Alkoholio vartojimą galima nustatyti prakaito etanoliu arba etilo gliukuronidu.

Visuomenės sveikatos naudojimas apima nuo hidratacijos rekomendacijų sportininkams ir karščio veikiamiems darbuotojams iki teršalų patikros vietoje.

Teismo ekspertizė, darbas ir poveikis bendruomenei

Sweat diskretiškas, neinvazinis mėginių ėmimas per ilgą langelį palaiko probacijos stebėjimą, gydymo programas ir antidopingo priemones bei papildo šlapimą ten, kur klastojimas yra įprastas. PharmChek pleistrai ir GC-MS arba LC-MS/MS patvirtina, kad yra stimuliatorių ir opioidų, o greitieji testai atlieka patikrinimą prie borto ir darbo vietoje. Be teisingumo, „Sweat“ seka pesticidų naudojimą darbo vietoje ir komunalinius teršalus bei remia nelaimių likvidavimo pastangas.

Iššūkiai ir kelias į priekį

Verčiant yra srauto ir kompozicijos skirtumų, kuriems reikia konteksto, kalibravimo ir normalizavimo. Odos, riebalų ir aplinkos užterštumas gali supainioti pėdsakus ir reikalauti griežtų medžiagų bei protokolų.

Daugeliui biomarkerių trūksta patvirtinimo ir aiškaus dozės ir atsako santykio. Galimybės apima dirbtinio intelekto modeliavimą, lanksčią elektroniką, išplečiamas baterijas ir mažos galios radijo imtuvus, kad būtų patogu nuolat stebėti bet kur. Tačiau AI integracija išlieka perspektyvi, o ne nustatyta, o tai rodo, kad prakaito diagnostika daro pažangą, bet dar nėra kliniškai įprasta.

Išvados

Ši apžvalga rodo, kad prakaitas yra patikima diagnostikos ir stebėjimo matrica, kai derinami kruopštus mėginių ėmimas, patikimas paruošimas ir patvirtinta analizė. Autoriai paaiškina, kad šiuolaikiniai pleistrai, mikroskysčiai ir elektrocheminiai jutikliai gali išmatuoti elektrolitus, gliukozę, uždegiminius IL, alkoholio žymenis ir vaistus, o laboratorinės platformos ir omika plečia atradimą ir specifiškumą.

Jie pabrėžia CF tyrimų, diabeto palaikymo, teismo ekspertizės ir visuomenės sveikatos pranašumus, tačiau pripažįsta kintamumo, užterštumo ir nepilno patvirtinimo iššūkius. Jie daro išvadą, kad standartizuotos darbo eigos, apimties normalizavimas ir perspektyvūs tyrimai kartu su dirbtiniu intelektu remiamu aiškinimu yra būtini, kad prakaito testavimas būtų perkeltas iš perspektyvaus į įprastinį klinikinį ir bendruomeninį naudojimą.

Atsisiųskite savo PDF kopiją dabar!

Šaltiniai: