Innovatives Gerät zur Schweißanalyse ermöglicht nicht-invasive 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 die Schweißproduktion durch die Abgabe von Medikamenten über die Haut anregt. Im Gegensatz zu früheren Methoden, die körperliche Betätigung zur Schweißauslösung erforderten, gibt dieses Gerät schweißdrüsenstimulierende Medikamente direkt über die Haut ab.

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

Entwicklung des Geräts Das Forschungsteam entwickelte ein flexibles Gerät, das Medikamente an Schweißdrüsen abgeben kann, indem es Strom auf ein Hydrogel anlegt, das die Medikamente enthält. Das kleine, weiche Gerät lässt sich leicht auf der Haut befestigen. Der durch das Medikament erzeugte Schweiß wird in mikrofluidischen Kanälen im Gerät gesammelt und mithilfe von Biosensoren auf Biomarker untersucht. Dies ermöglicht die Analyse von Biomarkern im Schweiß, reduziert zeitaufwändige Krankenhausaufenthalte für Tests und verringert das Risiko einer Biomarker-Kontamination während der Tests, was die Genauigkeit verbessert.

Das vom Forschungsteam entwickelte Gerät wurde an Säuglingen mit Mukoviszidose angelegt, um die Chloridkonzentration, einen Biomarker im Schweiß, zu bestimmen. Die Ergebnisse waren mit denen herkömmlicher Methoden zur Analyse von in Krankenhäusern gesammeltem Schweiß vergleichbar und erreichten eine Genauigkeit von über 98 %. Die Stabilität des Geräts auf der Haut wurde zudem durch Messung der Hauttemperatur und des pH-Werts bestätigt. Da sich Mukoviszidose vor allem im Säuglingsalter manifestiert, ist eine kontinuierliche Überwachung des Krankheitsverlaufs und des körperlichen Zustands notwendig. Mit diesem Gerät kann die Überwachung problemlos zu Hause durchgeführt werden, was die psychische und physische Belastung für Kinder und ihre Betreuer reduziert.

Das neue Gerät trägt dazu bei, nicht-invasive, schweißbasierte Technologien zur Krankheitsüberwachung bei gesunden Erwachsenen zu erweitern. Darüber hinaus kann die transdermale Arzneimittelverabreichungstechnologie nicht nur zur Schweißauslösung eingesetzt werden, sondern auch die Medikamentenabgabe an lokalisierte Bereiche wie Hautkrankheiten oder Wunden erhöhen und so deren Heilung 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 die Kommerzialisierung durchzuführen, auch bei Erwachsenen.“

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

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift ScienceDirect veröffentlicht.