Testarea transpirației ar putea transforma monitorizarea medicamentelor și îngrijirea diabetului

Testarea transpirației ar putea transforma monitorizarea medicamentelor și îngrijirea diabetului

De la urmărirea glucozei până la detectarea expunerii la toxine, oamenii de știință arată cum transpirația ar putea rivaliza cu sângele ca resursă de diagnostic dacă tehnologia și standardizarea avansează suficient de repede.

Studiu: Transpirația ca biofluid de diagnostic: progrese analitice și direcții viitoare. Credit foto: PeopleImages/Shutterstock.com

O recenzie publicată recent înJournal of Pharmaceutical Analysisdescrie modul în care transpirația poate fi colectată și analizată pentru a obține informații despre sănătate și evidențiază dispozitivele, fluxurile de lucru, aplicațiile și lacunele care încă trebuie abordate.

fundal

Produsă de 2 până la 4 milioane de glande sudoripare, transpirația este un fluid limpede, ușor acid, care conține electroliți, metaboliți, proteine ​​și chiar xenobiotice. Spre deosebire de testele de sânge, prelevarea de probe de transpirație este o procedură nedureroasă, cu risc scăzut, potrivită pentru teste repetate sau pe teren.

Progresele recente au combinat plasturi microfluidici și biosenzori fără fir cu metode de laborator, permițând detectarea unor urme de interleukine (IL), glucoză, β-hidroxibutirat și medicamente. În afara clinicilor, transpirația ajută la criminalistică și supraveghere, dar concentrațiile sunt scăzute, cantitățile variază, iar contaminarea este o preocupare reală.

Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a standardiza colectarea, a normaliza rezultatele și a valida biomarkerii, deoarece mulți markeri bazați pe transpirație nu au claritate în ceea ce privește relațiile doză-răspuns și validarea clinică.

De ce contează transpirația: un biofluid practic

Transpirația combină în mod unic confortul pacientului cu potențialul analitic puternic. Este ușor accesibil, nu necesită ace și poate fi colectat în mod repetat în timpul muncii, exercițiilor fizice sau vieții de zi cu zi. Din punct de vedere chimic, transpirația transportă electroliți precum sodiu (Na⁺), potasiul (K⁺) și clorura (Cl⁻), precum și metaboliți mici precum lactat, glucoză și β-hidroxibutirat, precum și proteine ​​și lipide în cantități mai mici.

De asemenea, poate transporta xenobiotice, permițând monitorizarea drogurilor, înlocuitorilor de alcool și a toxinelor din mediu. Deoarece petele pot rămâne pe piele zile întregi, transpirația oferă o fereastră de detectare mai largă decât urina locală sau sângele cu amprentă digitală, ceea ce este deosebit de util pentru tendințele longitudinale, testele de aderență și studiile de teren. Cu toate acestea, fluctuațiile activității glandulare, contaminarea suprafeței pielii și rata de transpirație înseamnă că rezultatele trebuie interpretate cu prudență și necesită adesea normalizare.

Cum intră substanțele în transpirație: fiziologie și transport

Glandele ecrine, distribuite în cea mai mare parte a pielii, și glandele apocrine, concentrate în axile și în alte regiuni, secretă transpirație ușor acidă și în mare parte apoasă. Moleculele intră în transpirație prin difuzie pasivă din interstițiul sanguin, transport activ prin pompe precum glicoproteina P (P-gp), procese mediate de receptor sau după metabolismul local în celulele glandulare.

Secrețiile sebacee se amestecă cu transpirația pe piele și adaugă lipide care pot transporta compuși hidrofobi. Proprietățile fizico-chimice sunt importante: bazele mici, mai puțin legate de proteine ​​și mai multe lipofile tind să se distribuie mai bine. Acest lucru ajută la explicarea de ce anumite medicamente psihoactive, reziduurile de pesticide și metaboliții alcoolului apar în transpirație, chiar dacă nu se găsesc în sânge sau urină. Cu toate acestea, căile din spatele secreției de transpirație nu sunt încă pe deplin înțelese și cât de ușor diferiți compuși intră în transpirație poate varia foarte mult.

De la plasturi la tatuaje: prelevare de probe și dispozitive

Colecția a evoluat de la tampoane și bobine capilare la sisteme integrate. Sistemul Macroduct utilizează iontoforeza pilocarpină pentru a induce transpirația locală și colectează volume de microlitri prin tuburi. Plasturii adezivi PharmChek acumulează analiți nevolatili de-a lungul timpului și au caracteristici de siguranță pentru a menține lanțul de custodie. DrugWipe oferă screening imunocromatografic rapid, la fața locului.

Plasturii microfluidici de calitate sportivă, cum ar fi plasturele Gx Sweat Patch, direcționează transpirația prin canale de schimbare a culorii și se asociază cu aplicații pentru smartphone pentru a estima rata de transpirație și pierderea de sodiu. Plasturii mai noi dizolvabili cu microace furnizează pilocarpină fără a fi nevoie de energie externă, îmbunătățind confortul și fezabilitatea la sugari.

Fiecare metodă tratează în mod diferit riscul de confort, volum și contaminare, astfel încât protocoalele trebuie să se potrivească cazului de utilizare, deoarece nicio metodă de colectare nu este universală potrivită pentru toate mediile.

Pregătirea și cuantificarea semnalelor minuscule

Deoarece cantitățile de transpirație sunt mici și concentrațiile sunt scăzute, pașii pre-analitici sunt cruciali. Extracția lichid-lichid îmbogățește analiții; Derivatizarea îmbunătățește performanța cromatografiei gazoase pentru metaboliții nevolatili. Extracția în fază solidă izolează țintele la niveluri de urme, în timp ce extracția în fază solidă cu vârf de pipetă dispersivă (DPX) accelerează fluxul de lucru și crește sensibilitatea pentru panourile psihoactive.

La fel de importantă este normalizarea: utilizarea sodiului endogen ca referință internă poate corecta volumul variabil prins în plasturi și poate îmbunătăți comparabilitatea între probe. Pentru a reduce contaminarea, instrucțiuni clare privind curățarea pielii, evitarea topică, îndepărtarea părului și manipulare sunt esențiale. Împreună, acești pași transformă microlitri de transpirație diluată în date acționabile.

Motoare analitice și omice pentru descoperire

Platformele de masă extind posibilitățile a ceea ce dispozitivele purtabile nu pot face încă. Rezonanța magnetică nucleară (RMN) permite instantanee rapide, nedistructive ale metabolomului transpirației.

Cromatografia gazoasă-spectrometria de masă (GC-MS) rămâne standardul de aur pentru compușii organici volatili; Cromatografia lichidă-spectrometria de masă în tandem (LC-MS/MS) și spectrometria de masă de înaltă rezoluție cuantifică medicamentele, citokinele, lipidele și metaboliții mici cu specificitate ridicată. Spectrometria de masă prin electroforeză capilară (CE-MS) este ideală pentru analiza metaboliților polari.

În ceea ce privește descoperirea, metabolomica și proteomica dezvăluie semnături legate de boli. Studiile au raportat diferențe de transpirație în dermatită atopică, fibroză chistică (CF), tuberculoză și posibili markeri de cancer pulmonar. Aceste citiri omice oferă o perspectivă asupra biomarkerilor care sunt suficient de robusti pentru a migra în senzorii de generație următoare.

Aplicații clinice și din lumea reală

Diagnosticul CF se bazează în continuare pe niveluri crescute de clorură de transpirație, cu niveluri de peste 60 mmol/L oferind un sprijin puternic.

În diabet, senzorii electrochimici purtabili sunt din ce în ce mai capabili să urmărească nivelurile de glucoză din transpirație în sincron cu tendințele sângelui atunci când prelevarea de probe este bine controlată. Unele patch-uri integrează acum detectarea cu livrarea de medicamente cu microac pentru suport în buclă închisă.

Panouri de citokine inflamatorii, inclusiv interleukina-6 (IL-6), interleukina-8 (IL-8), interleukina-10 (IL-10) și factorul de necroză tumorală-alfa (TNF-α), sunt măsurabile în intervalul de picograme pe mililitru, deschizând ușile pentru monitorizarea crizelor de boală. Consumul de alcool poate fi detectat prin transpirație etanol sau etil glucuronid.

Utilizarea sănătății publice variază de la instrucțiuni de hidratare pentru sportivi și lucrători expuși la căldură până la screening-ul la fața locului a poluanților.

Criminalistica, locuri de muncă și impact asupra comunității

Eșantionarea discretă, non-invazivă, cu fereastră lungă de la Sweat, sprijină monitorizarea cu probațiune, programele de tratament și măsurile anti-doping și completează urina acolo unde manipularea este obișnuită. Plasturile PharmChek plus GC-MS sau LC-MS/MS confirmă stimulentele și opioidele, în timp ce testele rapide asigură screening-ul la locul de muncă și la locul de muncă. Dincolo de justiție, Sweat urmărește utilizarea pesticidelor la locul de muncă și poluanții municipali și sprijină eforturile de ajutorare în caz de dezastre.

Provocări și calea de urmat

La traducere, există variații în flux și compoziție care necesită context, calibrare și normalizare. Contaminarea pielii, a sebumului și a mediului poate confunda urmele țintelor și necesită materiale și protocoale riguroase.

Mulți biomarkeri le lipsește validarea și o relație clară doză-răspuns. Capabilitățile includ modelarea inteligenței artificiale, electronice flexibile, baterii extensibile și radiouri de putere redusă pentru supraveghere continuă convenabilă oriunde. Cu toate acestea, integrarea AI rămâne mai degrabă prospectivă decât stabilită, ceea ce sugerează că diagnosticarea transpirației înregistrează progrese, dar nu este încă de rutină clinic.

Concluzii

Această analiză demonstrează că transpirația servește ca o matrice credibilă de diagnostic și monitorizare atunci când sunt combinate eșantionarea atentă, pregătirea robustă și analizele validate. Autorii explică că plasturii moderni, microfluidica și senzorii electrochimici pot măsura electroliții, glucoza, IL inflamatorii, markerii de alcool și medicamentele, în timp ce platformele de laborator și omicile extind descoperirea și specificitatea.

Aceștia subliniază beneficiile testării CF, sprijinului pentru diabet, criminalistică și sănătății publice, dar recunosc provocările variabilității, contaminării și validării incomplete. Ei au ajuns la concluzia că fluxurile de lucru standardizate, normalizarea volumului și studiile prospective combinate cu interpretarea asistată de inteligență artificială sunt necesare pentru a muta testarea transpirației de la utilizarea promițătoare la utilizarea clinică și comunitară de rutină.

Descărcați copia dvs. PDF acum!

Surse: