Sviedru pārbaude varētu pārveidot medikamentu uzraudzību un diabēta aprūpi

Sviedru pārbaude varētu pārveidot medikamentu uzraudzību un diabēta aprūpi

No glikozes izsekošanas līdz toksīnu iedarbības noteikšanai zinātnieki parāda, kā sviedri varētu konkurēt ar asinīm kā diagnostikas resurss, ja tehnoloģija un standartizācija attīstās pietiekami ātri.

Pētījums: Sviedri kā diagnostikas biofluīds: analītiskie sasniegumi un nākotnes virzieni. Fotoattēlu kredīts: PeopleImages/Shutterstock.com

Nesen publicēts pārskatsFarmaceitiskās analīzes žurnālsapraksta, kā var savākt un analizēt sviedrus, lai gūtu ieskatu par veselību, un izceļ ierīces, darbplūsmas, lietojumprogrammas un nepilnības, kas vēl ir jānovērš.

fons

Sviedri, ko ražo 2 līdz 4 miljoni sviedru dziedzeru, ir dzidrs, nedaudz skābs šķidrums, kas satur elektrolītus, metabolītus, olbaltumvielas un pat ksenobiotikas. Atšķirībā no asins analīzēm, sviedru paraugu ņemšana ir nesāpīga, zema riska procedūra, kas piemērota atkārtotai vai lauka pārbaudei.

Nesenie sasniegumi ir savienojuši mikrofluidiskos ielāpus un bezvadu biosensorus ar laboratorijas metodēm, ļaujot noteikt interleikīnu (IL), glikozes, β-hidroksibutirāta un zāļu daudzumu. Ārpus klīnikām sviedri palīdz tiesu ekspertīzē un uzraudzībā, taču koncentrācija ir zema, daudzums atšķiras, un piesārņojums rada nopietnas bažas.

Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai standartizētu savākšanu, normalizētu rezultātus un apstiprinātu biomarķierus, jo daudziem marķieriem, kuru pamatā ir sviedri, trūkst skaidrības par devas un reakcijas attiecībām un klīnisko validāciju.

Kāpēc sviedri ir svarīgi: praktisks biofluīds

Sviedri unikāli apvieno pacienta komfortu ar spēcīgu analītisko potenciālu. Tas ir viegli pieejams, tam nav vajadzīgas adatas, un to var atkārtoti savākt darba, vingrošanas vai ikdienas dzīves laikā. Ķīmiski runājot, sviedri transportē elektrolītus, piemēram, nātriju (Na⁺), kāliju (K⁺) un hlorīdu (Cl⁻), kā arī mazus metabolītus, piemēram, laktātu, glikozi un β-hidroksibutirātu, kā arī olbaltumvielas un lipīdus mazākos daudzumos.

Tas var arī transportēt ksenobiotikas, ļaujot uzraudzīt narkotikas, alkohola aizstājējus un vides toksīnus. Tā kā traipi var palikt uz ādas vairākas dienas, sviedri nodrošina plašāku noteikšanas logu nekā punktveida urīns vai pirkstu nospiedumu asinis, kas ir īpaši noderīgi garenvirziena tendencēm, adhēzijas pārbaudēm un lauka pētījumiem. Tomēr dziedzeru aktivitātes svārstības, ādas virsmas piesārņojums un sviedru ātrums nozīmē, ka rezultāti ir jāinterpretē piesardzīgi un bieži vien ir jānormalizē.

Kā vielas nonāk sviedros: fizioloģija un transports

Ekrīnie dziedzeri, kas atrodas lielākajā daļā ādas, un apokrīnie dziedzeri, kas koncentrēti padusēs un citos reģionos, izdala nedaudz skābus un galvenokārt ūdeņainus sviedrus. Molekulas iekļūst sviedros, izmantojot pasīvu difūziju no asins interstitiuma, aktīvā transportā ar sūkņiem, piemēram, P-glikoproteīnu (P-gp), receptoru izraisītiem procesiem vai pēc lokālas metabolisma dziedzeru šūnās.

Tauku izdalījumi sajaucas ar sviedriem uz ādas un pievieno lipīdus, kas spēj transportēt hidrofobus savienojumus. Svarīgas ir fizikāli ķīmiskās īpašības: mazas, mazāk saistītas ar olbaltumvielām un lipofīlākas bāzes mēdz labāk izplatīties. Tas palīdz izskaidrot, kāpēc noteiktas psihoaktīvas zāles, pesticīdu atliekas un alkohola metabolīti parādās sviedros, pat ja tie nav atrodami asinīs vai urīnā. Tomēr sviedru sekrēcijas ceļi vēl nav pilnībā izprasti, un tas, cik viegli dažādi savienojumi nonāk sviedros, var ļoti atšķirties.

No plāksteriem līdz tetovējumiem: paraugu ņemšana un ierīces

Kolekcija ir attīstījusies no tamponiem un kapilāru spolēm līdz integrētām sistēmām. Macroduct sistēma izmanto pilokarpīna jonoforēzi, lai izraisītu lokālu svīšanu, un savāc mikrolitru tilpumus caur caurulēm. PharmChek adhezīvie plāksteri laika gaitā uzkrāj negaistošus analītus, un tiem ir pret viltojumiem drošas funkcijas, lai saglabātu uzraudzības ķēdi. DrugWipe nodrošina ātru imūnhromatogrāfisku skrīningu uz vietas.

Sporta līmeņa mikrofluidiskie ielāpi, piemēram, Gx Sweat Patch, novirza sviedrus caur krāsu maiņas kanāliem un savieno pārī ar viedtālruņa lietotnēm, lai novērtētu svīšanas ātrumu un nātrija zudumu. Jaunāki šķīstošie mikroadatu plāksteri nodrošina pilokarpīnu bez ārēja spēka, uzlabojot komfortu un iespējas zīdaiņiem.

Katra metode komforta, apjoma un piesārņojuma risku apstrādā atšķirīgi, tāpēc protokoliem ir jāatbilst lietošanas gadījumam, jo ​​neviena savākšanas metode nav universāli piemērota visām vidēm.

Sīku signālu sagatavošana un kvantitatīva noteikšana

Tā kā sviedru daudzums ir mazs un koncentrācija ir zema, pirmsanalītiskās darbības ir ļoti svarīgas. Šķidruma-šķidruma ekstrakcija bagātina analizējamās vielas; Atvasināšana uzlabo gāzu hromatogrāfijas veiktspēju attiecībā uz negaistošiem metabolītiem. Cietās fāzes ekstrakcija izolē mērķus pēdu līmenī, savukārt dispersīvā pipetes gala cietās fāzes ekstrakcija (DPX) paātrina darbplūsmu un palielina psihoaktīvo paneļu jutīgumu.

Tikpat svarīga ir normalizācija: endogēnā nātrija izmantošana kā iekšēja atsauce var koriģēt mainīgo tilpumu, kas ieslodzīts plāksteros, un uzlabot paraugu salīdzināmību. Lai samazinātu piesārņojumu, svarīgi ir skaidri norādījumi par ādas tīrīšanu, izvairīšanos no lokālas lietošanas, matu noņemšanu un apstrādi. Kopā šīs darbības pārvērš mikrolitrus atšķaidītu sviedru par izmantojamiem datiem.

Analītiskie dzinēji un omika atklāšanai

Galda platformas paplašina iespējas tam, ko valkājamas ierīces vēl nevar. Kodolmagnētiskā rezonanse (KMR) nodrošina ātru, nesagraujošu sviedru metabolomu momentuzņēmumu.

Gāzu hromatogrāfijas-masas spektrometrija (GC-MS) joprojām ir zelta standarts gaistošajiem organiskajiem savienojumiem; Šķidruma hromatogrāfijas-tandēma masas spektrometrija (LC-MS/MS) un augstas izšķirtspējas masas spektrometrija nosaka zāļu, citokīnu, lipīdu un mazu metabolītu daudzumu ar augstu specifiskumu. Kapilārā elektroforēzes masas spektrometrija (CE-MS) ir ideāli piemērota polāro metabolītu analīzei.

No atklāšanas puses metabolomika un proteomika atklāj ar slimībām saistītus parakstus. Pētījumos ir ziņots par sviedru atšķirībām atopiskā dermatīta, cistiskās fibrozes (CF), tuberkulozes un iespējamo plaušu vēža marķieru gadījumā. Šie omikas rādījumi sniedz ieskatu par to, kuri biomarķieri ir pietiekami izturīgi, lai migrētu uz nākamās paaudzes sensoriem.

Klīniskās un reālās pasaules lietojumprogrammas

CF diagnoze joprojām balstās uz paaugstinātu sviedru hlorīda līmeni, un līmenis virs 60 mmol/l nodrošina spēcīgu atbalstu.

Diabēta gadījumā valkājami elektroķīmiskie sensori arvien vairāk spēj izsekot sviedru glikozes līmenim sinhronizācijā ar asins tendencēm, ja paraugu ņemšana ir labi kontrolēta. Dažos ielāpus tagad ir integrēta noteikšana ar mikroadatas zāļu ievadīšanu slēgta cikla atbalstam.

Iekaisuma citokīnu paneļi, tostarp interleikīns-6 (IL-6), interleikīns-8 (IL-8), interleikīns-10 (IL-10) un audzēja nekrozes faktors-alfa (TNF-α), ir izmērāmi pikogrammu uz mililitru diapazonā, paverot durvis slimības uzliesmojumu uzraudzībai. Alkohola patēriņu var noteikt ar sviedru etanolu vai etilglikuronīdu.

Sabiedrības veselības lietojums svārstās no hidratācijas norādījumiem sportistiem un karstuma iedarbībai pakļautiem darbiniekiem līdz piesārņojošo vielu skrīningam uz vietas.

Kriminālistika, darbavietas un ietekme uz sabiedrību

Sweat diskrētā, neinvazīvā, garā logā veiktā paraugu ņemšana atbalsta probācijas uzraudzību, ārstēšanas programmas un antidopinga pasākumus, kā arī papildina urīnu, ja manipulācijas ir izplatītas. PharmChek plāksteri un GC-MS vai LC-MS/MS apstiprina stimulantus un opioīdus, savukārt ātrās pārbaudes nodrošina apmales un darba vietas skrīningu. Papildus taisnīgumam Sweat izseko pesticīdu lietošanu darbavietā un pašvaldību piesārņotājus un atbalsta katastrofu seku likvidēšanas pasākumus.

Izaicinājumi un ceļš uz priekšu

Tulkošanas laikā ir iespējamas plūsmas un kompozīcijas variācijas, kurām nepieciešams konteksts, kalibrēšana un normalizācija. Ādas, sebuma un vides piesārņojums var sajaukt mērķus un prasīt stingrus materiālus un protokolus.

Daudziem biomarķieriem trūkst validācijas un skaidras devas un reakcijas attiecības. Iespējas ietver mākslīgā intelekta modelēšanu, elastīgu elektroniku, paplašināmas baterijas un mazjaudas radio ērtai nepārtrauktai uzraudzībai jebkurā vietā. Tomēr AI integrācija joprojām ir perspektīva, nevis izveidota, kas liecina, ka sviedru diagnostika progresē, bet vēl nav klīniski ierasta.

Secinājumi

Šis pārskats parāda, ka sviedri kalpo kā uzticama diagnostikas un uzraudzības matrica, ja tiek apvienota rūpīga paraugu ņemšana, spēcīga sagatavošana un apstiprināta analīze. Autori skaidro, ka mūsdienu ielāpi, mikrofluidika un elektroķīmiskie sensori var izmērīt elektrolītus, glikozi, iekaisuma IL, alkohola marķierus un zāles, savukārt laboratorijas platformas un omika paplašina atklāšanu un specifiku.

Viņi uzsver CF testēšanas, diabēta atbalsta, kriminālistikas un sabiedrības veselības priekšrocības, taču atzīst mainīguma, piesārņojuma un nepilnīgas validācijas problēmas. Viņi secina, ka ir nepieciešamas standartizētas darbplūsmas, apjoma normalizēšana un perspektīvi pētījumi apvienojumā ar mākslīgā intelekta atbalstītu interpretāciju, lai sviedru testēšanu pārvietotu no daudzsološas uz ikdienas klīnisku un kopienas izmantošanu.

Lejupielādējiet savu PDF kopiju tūlīt!

Avoti: