20 ژوئیه 2023- مطالعه ی اخیراً منتشر شده در مجله Communication Engoneering، فرصت ها و چالش های فن آوری های پوشیدنی مبتنی بر عرق را برای نظارت بر سندرم متابولیک مورد بحث قرار داد.

پیش زمینه

سندرم متابولیک، افراد را مستعد ابتلا به دیابت نوع 2، بیماری های قلبی عروقی، اختلال عملکرد ریه و سرطان می کند. شیوع جهانی این سندرم به ویژه در میان افراد مسن در دهه های گذشته به طور پیوسته افزایش یافته است، و به طور معمول، بیماران مبتلا به این سندرم با فشار خون بالا، سطوح بالای قند خون ناشتا و چاقی مراجعه می کنند.

بیماران مبتلا به سندرم متابولیک، 20 درصد بیشتر در معرض خطر انفارکتوس میوکارد هستند و احتمال بیشتری دارد که حساسیت به سدیم را نشان دهند. اصلاح شیوه زندگی، مانند تغییر رژیم غذایی، می تواند خطر دیابت را در بیماران سندرم متابولیک کاهش دهد.

علاوه بر این، افراد مبتلا به سندرم متابولیک معمولاً یک حالت پیش التهابی را نشان می دهند که با سطوح بالای پروتئین واکنشی سی(CRP) مشخص می شود.

فناوریهای سلامت مبتنی بر موبایل می‌توانند سندرم متابولیک، عوامل خطر مرتبط با آن و پارامترهای مربوطه را از طریق لباس‌های هوشمند پوشیدنی، مچ‌بند، ساعت‌های هوشمند و حلقه‌هایی که داده‌ها را جمع‌آوری می کنند، ارزیابی کنند.

فناوری مبتنی بر عرق، یک رویکرد جدید برای نظارت بر پارامترهای بالینی و علائم مرتبط با این سندرم است زیرا عرق حاوی نشانگرهای زیستی متعددی است.

بیشتر پیشرفت‌های مربوط به تشخیص بیومارکرها در زمان واقعی توسط ابزارهای پوشیدنی، بر تکنیک‌های الکتروشیمیایی تکیه می‌کنند که قادر به تشخیص مقادیر بسیار کم بیومارکرها هستند و می‌توان این ابزارها را در اندازه ی مینیاتوری ساخت.

ادغام چندین فناوری حسگر در یک دستگاه واحد می تواند بر سلامت عمومی تأثیر زیادی بگذارد. در مطالعه ی حاضر، نویسندگان پیشرفت‌ها در دستگاه‌های پوشیدنی مبتنی بر عرق و چالش‌های دستیابی به یک دستگاه یکپارچه را مورد بحث قرار دادند.

اهدافی برای ارزیابی سندرم متابولیک

مارکرهایی مانند قند خون، CRP، کورتیزول، سدیم و اسید اوریک، به عنوان نشانگرهای مرتبطی برای تشخیص و مدیریت سندرم متابولیک شناخته شده‌اند.

مطالعات، اندازه گیری گلوکز در عرق را از طریق ابزارهای پوشیدنی با پچ های جاذب عرق یا مچ بندهای جاذب گزارش کرده اند. با این حال، بسیاری از مطالعات هنوز نیاز به تایید اندازه گیری های مبتنی بر حسگر عرق، با روش های استاندارد دارند.

تجمع آلاینده های عرق روی حسگرها، مانند لیپیدها و پروتئین ها، که رسوب زیستی نامیده می شود، می تواند در دقت این ابزار اختلال ایجاد کند. جایگزین هایی مانند لایه های ضد رسوب، تثبیت کننده های آنزیمی و غشاهای انتخابی برای جلوگیری از رسوب زیستی و بهبود قابلیت اطمینان و دقت حسگرها در حال بررسی هستند. مطالعات متعددی سدیم را در عرق اندازه گیری کرده اند که نشان دهنده ی ثبات در حین ورزش است.

چند مطالعه به طور غیرمستقیم آنها را با بررسی تغییرات در عرق تحت شرایط مختلف فیزیولوژیکی تأیید کرده اند. علاوه بر این، تحقیقات در حال ظهور نشان می دهد که پچ هایی که بر روی پوست نصب می شوند، ممکن است نشانگرهای التهابی، از جملهCRP را در عرق اندازه گیری کنند.

یک مطالعه اثبات مفهومی، تشخیص دقیقCRP را در عرق با استفاده از پچ هایی بر روی پوست بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده نشان داد. علاوه بر این، مقایسه ی نتایج این پچ با نتایج روش‌های استاندارد همبستگی بالایی را نشان داده است.

برخی از مطالعات اندازه گیری اسید اوریک در عرق را گزارش کرده اند. یک مطالعه از یک چسب کربنی استفاده کرد که قادر به اندازه‌گیری سدیم، گلوکز و اسید اوریک بود و پایداری پچ را در نظارت بر اسید اوریک در زمان واقعی نشان داد. یک پوشیدنی آینده برای نظارت بر سندرم متابولیک نیز باید داده‌های مربوط به کورتیزول را جمع‌آوری کند.

تحقیقات نشان می‌دهد که در بیماران مبتلا به سندرم متابولیک سطح آنزیمی که کورتیزون غیرفعال را به کورتیزول تبدیل می‌کند، افزایش می‌یابد.

علاوه بر این، حدس زده می شود که تنظیم سطح کورتیزول می تواند علائم مرتبط با سندرم متابولیک مانند فشار خون بالا، مقاومت به انسولین و چاقی را کاهش دهد. یک مطالعه کورتیزول و گلوکز موجود در عرق را اندازه گیری کرد که نشان دهنده ی همبستگی بالایی با روش های استاندارد برای اندازه گیری کورتیزول بود.

مواد سنسور و پایداری

مواد بکار رفته در حسگر، محل آناتومیکی نصب حسگر، و ثبات و استحکام حسگر باید برای توسعه حسگرهای بهینه در نظر گرفته شود. تامین انرژی حسگرها توسط واکنش‌های الکتروشیمیایی، نویدبخش حذف باتری‌ها است، اگرچه چندین چالش در تبدیل آن به راه‌حل‌های عملی وجود دارد. علاوه بر این، زیست سازگاری مواد و اجزای جدید با پوست نیز باید به دقت ارزیابی شود.

چندین مطالعه پایداری حسگرهای عرق را در شرایط مختلف فیزیولوژیکی نشان داده اند. یک سنسور ایده آل باید در شرایط متغیر محیطی پایدار و بادوام باشد. پیری اجزای حسگر و تخریب محصولات بیولوژیکی در حسگرها می تواند حساسیت و قابلیت اطمینان را کاهش دهد.

علاوه بر این، ترکیبات پلیمری و معدنی می توانند با گذشت زمان تجزیه شوند. بنابراین، تحقیقات بیشتری برای رسیدگی به پیری اجزای حسگر مورد نیاز است.

سنسور یکپارچه

شواهد نشان می‌دهد که سیستم‌های چند حسگری می‌توانند توانایی پیش‌بینی برای تشخیص رویدادهای مربوط به سلامت را افزایش دهند. اگرچه تداخل الکترونیکی به دلیل روش‌های سنجش متعدد قابل رفع است، تداخل شیمیایی همچنان یک نگرانی بالقوه است، به‌ویژه با حسگرهای زیستی که پراکسید هیدروژن را در اثرات متقابل آنالیت ها، تولید می‌کنند.

با این وجود، سیستم های میکروسیال به عنوان یک راه حل پیشنهاد شده اند.که در آن جریان عرق را می توان تقسیم کرد و به حسگرهای جداگانه هدایت نمود.

علاوه بر این، یک پوشیدنی آینده برای سندرم متابولیک باید چاقی شکمی و فعالیت بدنی را اندازه گیری کند. هنگام انتخاب محل آناتومیک مناسب برای جمع آوری مداوم و غیرتهاجمی عرق، باید عملی بودن و راحتی بیمار در نظر گرفته شود.

علاوه بر این، نگهداری صحیح از حسگرها در محیط های گرم و سرد برای دقت و کارایی بسیار مهم است.

خلاصه

در مجموع، پوشیدنی‌های مبتنی بر عرق می‌توانند به طور بالقوه داده‌های حیاتی در مورد نشانگرهای زیستی سندرم متابولیک و شرایط مرتبط را به دست آورند، بنابراین می‌توانند برای افراد در معرض خطر بیماری‌های قلبی عروقی و دیابت ارزشمند باشند.

در حالی که توسعه یک پوشیدنی یکپارچه امکان پذیر است، تحقیقات بیشتری برای تعیین مکان آناتومیکی بهینه، محاسبه تراکم غدد عرق و میزان تعریق، و تایید کارایی و قابلیت اطمینان پوشیدنی ها مورد نیاز است.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20230720/Sweat-based-wearable-technologies-as-a-potential-monitoring-tool-for-patients-with-metabolic-syndrome.aspx