Innovatives Schweißanalysegerät ermöglicht nichtinvasive Gesundheitsüberwachung

Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KIST) haben gemeinsam mit Professor John A. Rogers von der Northwestern University die Entwicklung eines Schweißüberwachungsgeräts angekündigt, das keine körperliche Aktivität erfordert, sondern das Schwitzen durch die Abgabe von Medikamenten über die Haut stimuliert. Im Gegensatz zu früheren Methoden, bei denen körperliche Betätigung erforderlich war, um das Schwitzen zu induzieren, gibt dieses Gerät schweißdrüsenstimulierende Medikamente direkt über die Haut ab.

Schweiß enthält Biomarker, die eine Vielzahl von Gesundheitszuständen, von Diabetes bis hin zu genetischen Erkrankungen, verfolgen können. Die Schweißsammlung wird von Anwendern im Gegensatz zur Blutentnahme bevorzugt, da sie schmerzfrei ist. Bisher war jedoch intensive körperliche Aktivität erforderlich, um ausreichend Nährstoffe oder Hormone aus dem Schweiß zu gewinnen, was für Menschen mit eingeschränkter Mobilität problematisch war.

Entwicklung des Geräts Das Forschungsteam entwickelte ein flexibles Gerät, das Medikamente an die Schweißdrüsen abgeben kann, indem es einen elektrischen Strom auf ein Hydrogel anwendet, das die Medikamente enthält. Das Gerät, das klein und weich ist, kann leicht auf der Haut angebracht werden. Der durch das Medikament induzierte Schweiß wird in mikrofluidischen Kanälen im Inneren des Geräts gesammelt und mithilfe von Biosensoren auf Biomarker analysiert. Dadurch können Biomarker im Schweiß analysiert werden, wodurch die Notwendigkeit zeitaufwändiger Krankenhausbesuche für Tests verringert und das Risiko einer Biomarker-Kontamination während des Tests reduziert wird, wodurch die Genauigkeit verbessert wird.

Das vom Forschungsteam entwickelte Gerät wurde an Säuglingen mit Mukoviszidose angebracht und die Konzentration von Chlorid, einem Biomarker im Schweiß, wurde bestätigt. Die Ergebnisse waren mit denen vergleichbar, die mit herkömmlichen Methoden zur Analyse von in Krankenhäusern gesammeltem Schweiß erzielt wurden, mit einer Genauigkeit von über 98 %. Die Stabilität des Geräts auf der Haut wurde auch durch Messung der Hauttemperatur und des pH-Werts bestätigt. Da sich Mukoviszidose hauptsächlich im Säuglingsalter manifestiert, ist eine kontinuierliche Überwachung des Krankheitsverlaufs und des körperlichen Zustands erforderlich. Mit diesem Gerät kann die Überwachung problemlos zu Hause durchgeführt werden, wodurch der psychische und körperliche Stress für Kinder und ihre Betreuer verringert wird.

Das neue Gerät trägt dazu bei, nicht-invasive schweißbasierte Technologien zur Krankheitsüberwachung bei gesunden Erwachsenen zu erweitern. Darüber hinaus kann die Technologie zur Verabreichung von Medikamenten über die Haut nicht nur zum Anregen von Schweiß verwendet werden, sondern auch, um die Geschwindigkeit der Medikamentenverabreichung in lokalisierten Bereichen wie Hautkrankheiten oder Wunden zu erhöhen und so deren Heilung zu beschleunigen.

Dr. Kim Ju-hee vom Bionic Research Center des KIST sagte: „Durch zwei Jahre gemeinsamer Forschung mit der Northwestern University haben wir nicht nur die Probleme bestehender Methoden zur Schweißinduktion gelöst, sondern auch Erfolge in klinischen Studien erzielt, was uns der Kommerzialisierung einen Schritt näher bringt.“

Professor John A. Rogers fügte hinzu: „Wir planen, in Zukunft groß angelegte klinische Studien und eine Kommerzialisierung, auch bei Erwachsenen, durchzuführen.“

Diese Forschung wurde im Rahmen der Großprojekte des KIST und des Distinguished Young Researcher Program (RS-2023-00211342) durchgeführt, das vom Ministerium für Wissenschaft und IKT (Minister Lee Jong-ho) unterstützt wird. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich online in der neuesten Ausgabe der internationalen Zeitschrift Biosensors & Bioelectronics (IF 12.6) veröffentlicht.

Die Studienergebnisse wurden in ScienceDirect veröffentlicht.