Innovatief apparaat voor zweetanalyse maakt niet-invasieve gezondheidsmonitoring mogelijk

Onderzoekers van het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KIST) hebben samen met professor John A. Rogers van Northwestern University de ontwikkeling aangekondigd van een apparaat voor het monitoren van zweet dat geen fysieke activiteit vereist, maar het zweten stimuleert door medicijnen via de huid af te geven. In tegenstelling tot eerdere methoden waarbij beweging nodig was om zweet op te wekken, geeft dit apparaat zweetklierstimulerende medicijnen rechtstreeks via de huid af.

Zweet bevat biomarkers die een verscheidenheid aan gezondheidsproblemen kunnen volgen, van diabetes tot genetische ziekten. Zweetafname, in tegenstelling tot bloedafname, heeft de voorkeur van gebruikers omdat het pijnloos is. Voorheen was echter intensieve fysieke activiteit vereist om voldoende voedingsstoffen of hormonen uit zweet te verkrijgen, wat problematisch was voor mensen met beperkte mobiliteit.

Ontwikkeling van het apparaat Het onderzoeksteam ontwikkelde een flexibel apparaat dat medicijnen kan afgeven aan zweetklieren door een elektrische stroom toe te passen op een hydrogel die de medicijnen bevat. Het apparaat, dat klein en zacht is, kan eenvoudig op de huid worden bevestigd. Zweet dat door het medicijn wordt opgewekt, wordt verzameld in microfluïdische kanalen in het apparaat en geanalyseerd op biomarkers met behulp van biosensoren. Hierdoor kunnen biomarkers in zweet worden geanalyseerd, waardoor de noodzaak voor tijdrovende ziekenhuisbezoeken voor testen wordt verminderd en het risico op biomarkerverontreiniging tijdens het testen wordt verminderd, waardoor de nauwkeurigheid wordt verbeterd.

Het door het onderzoeksteam ontwikkelde apparaat werd bevestigd aan baby's met cystische fibrose en de concentratie van chloride, een biomarker in zweet, werd bevestigd. De resultaten waren vergelijkbaar met die verkregen door traditionele methoden voor het analyseren van zweet verzameld in ziekenhuizen, met een nauwkeurigheid van meer dan 98%. De stabiliteit van het apparaat op de huid werd ook bevestigd door het meten van de huidtemperatuur en pH-waarden. Omdat cystische fibrose zich voornamelijk manifesteert in de kindertijd, is continue monitoring van de ziekteprogressie en fysieke conditie noodzakelijk. Met dit apparaat kan monitoring eenvoudig thuis worden uitgevoerd, waardoor psychologische en fysieke stress voor kinderen en hun verzorgers wordt verminderd.

Het nieuwe apparaat helpt bij het uitbreiden van niet-invasieve zweetgebaseerde ziektebewakingstechnologieën bij gezonde volwassenen. Bovendien kan de technologie voor toediening van geneesmiddelen aan de huid niet alleen worden gebruikt om zweet op te wekken, maar ook om de snelheid van toediening van geneesmiddelen op gelokaliseerde plekken, zoals huidziekten of wonden, te verhogen, waardoor hun genezing wordt versneld.

Dr. Kim Ju-hee van het Bionic Research Center van KIST zei: "Door twee jaar gezamenlijk onderzoek met Northwestern University hebben we niet alleen de problemen van bestaande methoden voor het opwekken van zweet opgelost, maar ook succes geboekt in klinische proeven, waardoor we een stap dichter bij commercialisering zijn gekomen."

Professor John A. Rogers voegde toe: "We zijn van plan om in de toekomst grootschalige klinische proeven en commercialisering na te streven, inclusief volwassenen."

Dit onderzoek werd uitgevoerd onder de grote projecten van KIST en het Distinguished Young Researcher Program (RS-2023-00211342) ondersteund door het ministerie van Wetenschap en ICT (minister Lee Jong-ho). De onderzoeksresultaten werden onlangs online gepubliceerd in de laatste uitgave van het internationale tijdschrift Biosensors & Bioelectronics (IF 12.6).

De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in ScienceDirect.