Zweettesten kunnen de medicatiemonitoring en diabeteszorg transformeren

Zweettesten kunnen de medicatiemonitoring en diabeteszorg transformeren

Van het volgen van glucose tot het detecteren van blootstelling aan gifstoffen: wetenschappers laten zien hoe zweet als diagnostisch hulpmiddel kan wedijveren met bloed als de technologie en standaardisatie snel genoeg vooruitgaan.

Studie: Zweet als diagnostische biovloeistof: analytische vooruitgang en toekomstige richtingen. Fotocredit: PeopleImages/Shutterstock.com

Een onlangs gepubliceerde recensie in deTijdschrift voor farmaceutische analysebeschrijft hoe zweet kan worden verzameld en geanalyseerd om inzicht te krijgen in de gezondheid en belicht de apparaten, workflows, applicaties en lacunes die nog moeten worden aangepakt.

achtergrond

Zweet wordt geproduceerd door 2 tot 4 miljoen zweetklieren en is een heldere, lichtzure vloeistof die elektrolyten, metabolieten, eiwitten en zelfs xenobiotica bevat. In tegenstelling tot bloedonderzoek is zweetafname een pijnloze procedure met een laag risico, geschikt voor herhaalde of veldtesten.

Recente ontwikkelingen hebben microfluïdische pleisters en draadloze biosensoren gekoppeld aan laboratoriummethoden, waardoor de detectie van sporen van interleukines (IL's), glucose, β-hydroxybutyraat en medicijnen mogelijk is. Buiten klinieken helpt zweet bij forensisch onderzoek en surveillance, maar de concentraties zijn laag, de hoeveelheden variëren en besmetting is een reëel probleem.

Verder onderzoek is nodig om de verzameling te standaardiseren, de resultaten te normaliseren en biomarkers te valideren, omdat veel op zweet gebaseerde markers geen duidelijkheid hebben over dosis-responsrelaties en klinische validatie.

Waarom zweet ertoe doet: een praktische biovloeistof

Sweat combineert op unieke wijze patiëntcomfort met krachtig analytisch potentieel. Het is gemakkelijk toegankelijk, vereist geen naalden en kan herhaaldelijk worden verzameld tijdens het werk, tijdens het sporten of in het dagelijks leven. Chemisch gezien transporteert zweet elektrolyten zoals natrium (Na⁺), kalium (K⁺) en chloride (Cl⁻), evenals kleine metabolieten zoals lactaat, glucose en β-hydroxybutyraat, evenals eiwitten en lipiden in kleinere hoeveelheden.

Het kan ook xenobiotica transporteren, waardoor monitoring van drugs, alcoholvervangers en milieutoxines mogelijk wordt. Omdat vlekken dagenlang op de huid kunnen blijven zitten, biedt zweet een breder detectievenster dan urinevlekken of bloed uit vingerafdrukken, wat vooral handig is voor longitudinale trends, therapietrouwtesten en veldonderzoek. Fluctuaties in de activiteit van de klieren, besmetting van het huidoppervlak en de mate van zweten zorgen er echter voor dat de resultaten met voorzichtigheid moeten worden geïnterpreteerd en vaak normalisatie vereisen.

Hoe stoffen het zweet binnendringen: fysiologie en transport

Eccriene klieren, verspreid over het grootste deel van de huid, en apocriene klieren, geconcentreerd in de oksels en andere gebieden, scheiden licht zuur en meestal waterig zweet af. Moleculen komen het zweet binnen via passieve diffusie vanuit het bloedinterstitium, actief transport via pompen zoals P-glycoproteïne (P-gp), receptorgemedieerde processen of na lokaal metabolisme in kliercellen.

Talgafscheidingen vermengen zich met zweet op de huid en voegen lipiden toe die hydrofobe verbindingen kunnen transporteren. De fysisch-chemische eigenschappen zijn belangrijk: kleine, minder eiwitgebonden en meer lipofiele basen hebben de neiging zich beter te verdelen. Dit helpt verklaren waarom bepaalde psychoactieve drugs, residuen van bestrijdingsmiddelen en alcoholmetabolieten in het zweet verschijnen, zelfs als ze niet in bloed of urine worden aangetroffen. De routes achter de zweetafscheiding zijn echter nog niet volledig begrepen, en hoe gemakkelijk verschillende stoffen in het zweet terechtkomen, kan sterk variëren.

Van patches tot tatoeages: sampling en apparaten

De collectie is geëvolueerd van wattenstaafjes en capillaire spiraaltjes naar geïntegreerde systemen. Het Macroduct-systeem maakt gebruik van pilocarpine-iontoforese om lokaal zweten te veroorzaken en verzamelt microlitervolumes via slangen. De zelfklevende pleisters van PharmChek accumuleren in de loop van de tijd niet-vluchtige analyten en zijn voorzien van manipulatiebestendige eigenschappen om de controleketen in stand te houden. DrugWipe biedt snelle immunochromatografische screening ter plaatse.

Microfluïdische patches van sportkwaliteit, zoals de Gx Sweat Patch, leiden zweet door kleurveranderende kanalen en kunnen worden gekoppeld aan smartphone-apps om de zweetsnelheid en het natriumverlies te schatten. Nieuwere oplosbare micronaaldpleisters leveren pilocarpine af zonder de noodzaak van externe voeding, waardoor het comfort en de haalbaarheid bij zuigelingen worden verbeterd.

Elke methode gaat anders om met comfort, volume en besmettingsrisico. Protocollen moeten dus passen bij de use case, aangezien geen enkele verzamelmethode universeel geschikt is voor alle omgevingen.

Voorbereiding en kwantificering van kleine signalen

Omdat de hoeveelheden zweet klein zijn en de concentraties laag, zijn pre-analytische stappen cruciaal. Vloeistof-vloeistofextractie verrijkt de analyten; Derivatisering verbetert de prestaties van gaschromatografie voor niet-vluchtige metabolieten. Vaste-fase-extractie isoleert doelen op sporenniveaus, terwijl dispersieve pipetpunt-vaste-fase-extractie (DPX) de workflow versnelt en de gevoeligheid voor psychoactieve panels verhoogt.

Even belangrijk is normalisatie: het gebruik van endogeen natrium als interne referentie kan het variabele volume dat in pleisters zit corrigeren en de vergelijkbaarheid tussen monsters verbeteren. Om besmetting te verminderen zijn duidelijke instructies over huidreiniging, plaatselijke vermijding, ontharing en hantering essentieel. Samen transformeren deze stappen microliters verdund zweet in bruikbare gegevens.

Analytische motoren en omics voor ontdekking

Tafelplatformplatforms breiden de mogelijkheden uit van wat wearables nog niet kunnen doen. Nucleaire magnetische resonantie (NMR) maakt snelle, niet-destructieve momentopnamen van het zweetmetaboloom mogelijk.

Gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) blijft de gouden standaard voor vluchtige organische stoffen; Vloeistofchromatografie-tandemmassaspectrometrie (LC-MS/MS) en massaspectrometrie met hoge resolutie kwantificeren geneesmiddelen, cytokines, lipiden en kleine metabolieten met hoge specificiteit. Capillaire elektroforese massaspectrometrie (CE-MS) is ideaal voor de analyse van polaire metabolieten.

Aan de ontdekkingskant onthullen metabolomics en proteomics ziektegerelateerde kenmerken. Studies hebben zweetverschillen gerapporteerd bij atopische dermatitis, cystische fibrose (CF), tuberculose en mogelijke longkankermarkers. Deze omics-uitlezingen geven inzicht in welke biomarkers robuust genoeg zijn om te migreren naar sensoren van de volgende generatie.

Klinische en real-world toepassingen

De diagnose van CF is nog steeds afhankelijk van verhoogde zweetchlorideniveaus, waarbij niveaus boven 60 mmol/L een sterke ondersteuning bieden.

Bij diabetes zijn draagbare elektrochemische sensoren steeds beter in staat om de zweetglucosewaarden te volgen, synchroon met de bloedtrends, wanneer de monstername goed gecontroleerd wordt. Sommige patches integreren nu detectie met medicijnafgifte met micronaaldjes voor gesloten-lusondersteuning.

Panelen van inflammatoire cytokines, waaronder interleukine-6 ​​(IL-6), interleukine-8 (IL-8), interleukine-10 (IL-10) en tumornecrosefactor-alfa (TNF-α), zijn meetbaar in het picogram-per-milliliter bereik, wat deuren opent voor het monitoren van ziekte-opflakkeringen. Alcoholgebruik kan worden opgespoord door zweetethanol of ethylglucuronide.

Het gebruik in de volksgezondheid varieert van hydratatierichtlijnen voor atleten en aan hitte blootgestelde werknemers tot screening van verontreinigende stoffen ter plaatse.

Forensisch onderzoek, banen en impact op de gemeenschap

De discrete, niet-invasieve bemonstering van Sweat met een groot tijdsbestek ondersteunt reclasseringsmonitoring, behandelprogramma's en antidopingmaatregelen, en vormt een aanvulling op urine waar knoeien gebruikelijk is. PharmChek-pleisters plus GC-MS of LC-MS/MS bevestigen stimulerende middelen en opioïden, terwijl snelle tests een screening op straat en op de werkplek mogelijk maken. Naast gerechtigheid spoort Sweat het gebruik van pesticiden op de werkplek en gemeentelijke verontreinigende stoffen op en ondersteunt het rampenbestrijdingsinspanningen.

Uitdagingen en de weg vooruit

Bij het vertalen zijn er variaties in stroom en compositie die context, kalibratie en normalisatie vereisen. Huid-, talg- en omgevingsverontreiniging kunnen sporen in de war brengen en vereisen strenge materialen en protocollen.

Bij veel biomarkers ontbreekt het aan validatie en een duidelijke dosis-responsrelatie. Mogelijkheden zijn onder meer kunstmatige-intelligentiepatronen, flexibele elektronica, uitbreidbare batterijen en radio's met laag vermogen voor gemakkelijke, continue bewaking, waar dan ook. De integratie van AI blijft echter eerder prospectief dan vastgesteld, wat erop wijst dat de zweetdiagnostiek vooruitgang boekt, maar nog niet klinisch routinematig is.

Conclusies

Deze review laat zien dat zweet dient als een geloofwaardige diagnostische en monitoringmatrix wanneer zorgvuldige bemonstering, robuuste voorbereiding en gevalideerde analyses worden gecombineerd. De auteurs leggen uit dat moderne pleisters, microfluïdica en elektrochemische sensoren elektrolyten, glucose, inflammatoire IL's, alcoholmarkers en medicijnen kunnen meten, terwijl laboratoriumplatforms en omics de ontdekking en specificiteit vergroten.

Ze benadrukken de voordelen van CF-testen, diabetesondersteuning, forensisch onderzoek en volksgezondheid, maar erkennen de uitdagingen van variabiliteit, besmetting en onvolledige validatie. Ze concluderen dat gestandaardiseerde workflows, volumenormalisatie en prospectieve studies in combinatie met door kunstmatige intelligentie ondersteunde interpretatie noodzakelijk zijn om zweettesten te verplaatsen van veelbelovend naar routinematig klinisch en gemeenschapsgebruik.

Download nu uw PDF-exemplaar!

Bronnen: