Testiranje potenja bi lahko spremenilo spremljanje zdravil in zdravljenje sladkorne bolezni

Testiranje potenja bi lahko spremenilo spremljanje zdravil in zdravljenje sladkorne bolezni

Od sledenja glukoze do odkrivanja izpostavljenosti toksinom, znanstveniki kažejo, kako bi lahko znoj konkuriral krvi kot diagnostični vir, če tehnologija in standardizacija napredujeta dovolj hitro.

Študija: Znoj kot diagnostična biotekočina: analitični napredek in prihodnje usmeritve. Avtor fotografije: PeopleImages/Shutterstock.com

Nedavno objavljena recenzija vJournal of Pharmaceutical Analysisopisuje, kako je mogoče znoj zbrati in analizirati, da pridobimo vpogled v zdravje, ter poudarja naprave, poteke dela, aplikacije in vrzeli, ki jih je še treba odpraviti.

ozadje

Znoj, ki ga proizvaja 2 do 4 milijone znojnih žlez, je bistra, rahlo kisla tekočina, ki vsebuje elektrolite, presnovke, beljakovine in celo ksenobiotike. Za razliko od krvnih preiskav je odvzem vzorcev znoja neboleč postopek z nizkim tveganjem, primeren za ponavljajoče ali terenske preiskave.

Nedavni napredek je združil mikrofluidne obliže in brezžične biosenzorje z laboratorijskimi metodami, kar omogoča odkrivanje sledov interlevkinov (IL), glukoze, β-hidroksibutirata in zdravil. Zunaj klinik znoj pomaga pri forenziki in nadzoru, vendar so koncentracije nizke, količine se razlikujejo in kontaminacija je resnično zaskrbljujoča.

Potrebne so nadaljnje raziskave za standardizacijo zbiranja, normalizacijo rezultatov in validacijo biomarkerjev, saj številni markerji, ki temeljijo na znoju, niso jasni glede razmerij med odmerkom in odzivom ter klinične validacije.

Zakaj je znoj pomemben: praktična biotekočina

Znoj edinstveno združuje udobje pacienta z močnim analitičnim potencialom. Je lahko dostopen, ne potrebuje igel in ga je mogoče večkrat zbirati med delom, vadbo ali vsakodnevnim življenjem. Kemično gledano znoj prenaša elektrolite, kot so natrij (Na⁺), kalij (K⁺) in klorid (Cl⁻), pa tudi majhne metabolite, kot so laktat, glukoza in β-hidroksibutirat, pa tudi beljakovine in lipide v manjših količinah.

Prav tako lahko prenaša ksenobiotike, kar omogoča spremljanje zdravil, nadomestkov alkohola in okoljskih toksinov. Ker lahko madeži ostanejo na koži več dni, zagotavlja znoj širše okno zaznavanja kot madež urina ali krvi prstnih odtisov, kar je še posebej uporabno za longitudinalne trende, testiranje adherence in študije na terenu. Vendar nihanja v delovanju žlez, kontaminaciji površine kože in stopnji znojenja pomenijo, da je treba rezultate razlagati previdno in pogosto zahtevajo normalizacijo.

Kako snovi vstopajo v znoj: Fiziologija in transport

Ekrine žleze, razporejene po večini kože, in apokrine žleze, skoncentrirane v pazduhah in drugih predelih, izločajo rahlo kisel in večinoma voden znoj. Molekule vstopajo v znoj s pasivno difuzijo iz krvnega intersticija, aktivnim transportom preko črpalk, kot je P-glikoprotein (P-gp), procesov, ki jih posredujejo receptorji, ali po lokalnem metabolizmu v žleznih celicah.

Izločki lojnic se mešajo z znojem na koži in dodajo lipide, ki lahko prenašajo hidrofobne spojine. Pomembne so fizikalno-kemijske lastnosti: majhne, ​​manj vezane na beljakovine in bolj lipofilne baze se bolje porazdelijo. To pomaga razložiti, zakaj se nekatere psihoaktivne droge, ostanki pesticidov in metaboliti alkohola pojavijo v znoju, tudi če jih ni v krvi ali urinu. Vendar pa poti za izločanje znoja še niso popolnoma razumljene in kako zlahka različne spojine vstopajo v znoj, se lahko zelo razlikujejo.

Od obližev do tetovaž: vzorčenje in naprave

Zbirka se je razvila od brisov in kapilarnih tuljav do integriranih sistemov. Sistem Macroduct uporablja pilokarpinsko iontoforezo za induciranje lokalnega znojenja in zbiranje mikrolitrskih volumnov prek cevk. Lepilni obliži PharmChek sčasoma kopičijo nehlapne analite in imajo lastnosti, ki preprečujejo posege, da ohranijo skrbniško verigo. DrugWipe omogoča hiter imunokromatografski pregled na kraju samem.

Športni mikrofluidni obliži, kot je Gx Sweat Patch, usmerjajo znoj skozi kanale, ki spreminjajo barvo, in se združijo z aplikacijami za pametne telefone za oceno stopnje potenja in izgube natrija. Novejši raztopljivi obliži z mikroiglicami dajejo pilokarpin brez zunanjega napajanja, kar izboljša udobje in izvedljivost pri dojenčkih.

Vsaka metoda različno obravnava udobje, količino in tveganje kontaminacije, zato morajo protokoli ustrezati primeru uporabe, saj nobena metoda zbiranja ni univerzalno primerna za vsa okolja.

Priprava in kvantifikacija drobnih signalov

Ker so količine znoja majhne in koncentracije nizke, so predanalizni koraki ključni. Tekočina-tekoča ekstrakcija obogati analite; Derivatizacija izboljša učinkovitost plinske kromatografije za nehlapne metabolite. Ekstrakcija v trdni fazi izolira tarče v sledovih, medtem ko ekstrakcija v trdni fazi s konico disperzivne pipete (DPX) pospeši potek dela in poveča občutljivost za psihoaktivne plošče.

Enako pomembna je normalizacija: uporaba endogenega natrija kot notranje reference lahko popravi spremenljivo prostornino, ujeto v zaplatah, in izboljša primerljivost med vzorci. Da bi zmanjšali kontaminacijo, so bistvena jasna navodila o čiščenju kože, izogibanju lokalnim nanašanjem, odstranjevanju dlak in ravnanju. Ti koraki skupaj pretvorijo mikrolitre razredčenega znoja v podatke, ki jih je mogoče uporabiti.

Analitični motorji in omics za odkrivanje

Namizne platforme širijo možnosti tega, česar nosljive naprave še ne zmorejo. Jedrska magnetna resonanca (NMR) omogoča hitre, nedestruktivne posnetke metaboloma znoja.

Plinska kromatografija-masna spektrometrija (GC-MS) ostaja zlati standard za hlapne organske spojine; Tekočinska kromatografija-tandemska masna spektrometrija (LC-MS/MS) in masna spektrometrija visoke ločljivosti kvantificirata zdravila, citokine, lipide in majhne metabolite z visoko specifičnostjo. Masna spektrometrija s kapilarno elektroforezo (CE-MS) je idealna za analizo polarnih metabolitov.

Kar zadeva odkritja, metabolomika in proteomika razkrivata znake, povezane z boleznijo. Študije so poročale o razlikah v potu pri atopijskem dermatitisu, cistični fibrozi (CF), tuberkulozi in možnih markerjih pljučnega raka. Ti omični odčitki zagotavljajo vpogled v to, kateri biomarkerji so dovolj robustni, da se preselijo v senzorje naslednje generacije.

Klinične in resnične aplikacije

Diagnoza CF še vedno temelji na povišanih koncentracijah klorida v znoju, pri čemer so ravni nad 60 mmol/L močna podpora.

Pri sladkorni bolezni so nosljivi elektrokemični senzorji vse bolj sposobni slediti ravni glukoze v znoju v skladu s krvnimi trendi, če je vzorčenje dobro nadzorovano. Nekateri obliži zdaj integrirajo zaznavanje z mikroiglo za dostavo zdravil za podporo zaprtega kroga.

Plošče vnetnih citokinov, vključno z interlevkinom-6 (IL-6), interlevkinom-8 (IL-8), interlevkinom-10 (IL-10) in faktorjem tumorske nekroze alfa (TNF-α), so merljive v območju pikogramov na mililiter, kar odpira vrata za spremljanje izbruhov bolezni. Uživanje alkohola je mogoče zaznati z znojem v etanolu ali etil glukuronidu.

Uporaba v javnem zdravju sega od navodil za hidracijo za športnike in delavce, ki so izpostavljeni vročini, do pregledov onesnaževal na kraju samem.

Forenzika, delovna mesta in vpliv na skupnost

Diskretno, neinvazivno vzorčenje z dolgim ​​oknom znoja podpira spremljanje pogojne kazni, programe zdravljenja in protidopinške ukrepe ter dopolnjuje urin, kjer je poseganje običajno. Obliži PharmChek plus GC-MS ali LC-MS/MS potrjujejo stimulanse in opioide, medtem ko hitri testi zagotavljajo pregled ob cesti in na delovnem mestu. Poleg pravičnosti Sweat spremlja uporabo pesticidov na delovnem mestu in komunalne onesnaževalce ter podpira prizadevanja za pomoč ob nesrečah.

Izzivi in ​​pot naprej

Pri prevajanju obstajajo razlike v toku in sestavi, ki zahtevajo kontekst, kalibracijo in normalizacijo. Koža, sebum in onesnaženje iz okolja lahko zmedejo tarče v sledovih in zahtevajo stroge materiale in protokole.

Mnogi biomarkerji nimajo potrditve in jasnega razmerja med odmerkom in odzivom. Zmogljivosti vključujejo vzorčenje umetne inteligence, prilagodljivo elektroniko, razširljive baterije in radijske postaje z nizko porabo energije za priročen neprekinjen nadzor kjer koli. Vendar pa integracija umetne inteligence ostaja prospektivna in ne uveljavljena, kar nakazuje, da diagnostika potenja napreduje, vendar še ni klinično rutinska.

Sklepi

Ta pregled dokazuje, da znoj služi kot verodostojna diagnostična in nadzorna matrika, če so združeni skrbno vzorčenje, robustna priprava in potrjena analitika. Avtorji pojasnjujejo, da lahko sodobni obliži, mikrofluidiki in elektrokemični senzorji merijo elektrolite, glukozo, vnetne IL, alkoholne markerje in zdravila, medtem ko laboratorijske platforme in omike širijo odkritje in specifičnost.

Poudarjajo prednosti testiranja CF, podpore pri sladkorni bolezni, forenzike in javnega zdravja, vendar priznavajo izzive variabilnosti, kontaminacije in nepopolne validacije. Ugotavljajo, da so standardizirani delovni tokovi, normalizacija volumna in prospektivne študije v kombinaciji z razlago, podprto z umetno inteligenco, potrebni za premik testiranja potenja iz obetavne v rutinsko klinično uporabo in uporabo v skupnosti.

Prenesite svojo kopijo PDF zdaj!

Viri: