基于汗液的可穿戴技術在代謝綜合征監測中的應用

代謝綜合征是65歲以上成年人的一種常見疾病，是發生心血管疾病和II型糖尿病的危險因素。因此，急需一些追蹤病情、預防并發癥、評估癥狀和危險因素的方法。

據麥姆斯咨詢報道，近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的研究人員在Communications Engineering期刊上發表了以“Opportunities and challenges for sweat-based monitoring of metabolic syndrome via wearable technologies”為題的文章。研究人員討論了基于汗液的可穿戴技術作為代謝綜合征患者潛在的監測工具。他們還介紹了幾種可以評估的關鍵癥狀，能夠使用汗液貼片來評估炎癥標志物、葡萄糖、鈉和皮質醇。然后，研究人員討論了材料特性、傳感器集成和傳感器放置方面的挑戰，并提供了可行的解決方案來優化它們。結合一系列建議，研究人員基于汗液檢測技術提出了一條成功開發并可靠監測代謝綜合征的有效途徑。

盡管生物標志物具有不同的化學類別，需要不同的分析技術，但具有多種檢測能力的集成傳感器仍有潛力。下圖展示了一種未來技術中汗液產生和監測的完整周期。首先顯示了汗液是如何由汗腺產生并流向皮膚表面的。所提出的技術涉及一種可穿戴皮膚貼片，其結合了三種不同的技術來檢測汗液中的五種代謝生物標志物。這些生物標志物包括葡萄糖、乳酸、鈉、鉀和皮質醇，相關傳感數據通過人工智能（AI）在云端持續監測和處理。然后，這些數據被用來向用戶提供個性化的反饋和建議，例如關于健康飲食或體育活動的建議。該圖全面概述所提出的技術，并強調了基于汗液的可穿戴技術以非侵入性和個性化的方式監測人體代謝健康的潛力。

集成多種技術的可穿戴傳感器貼片，用于汗液生物標志物分析

理想情況下，未來用于代謝綜合征的集成傳感器應該能夠測量盡可能多的參數，以獲得對個體代謝健康的全面評估。然而，出于本研究的目的，研究人員重點關注五種特定的分析物（葡萄糖、鈉、C反應蛋白、尿酸和皮質醇），這些分析物已被確定為與代謝綜合征的診斷和管理相關。這五個指標符合美國國立衛生研究院（NIH）于2022年發布的代謝綜合征評估的最新定義（以及過去的定義）。在這篇文章中，研究人員確定了為監測葡萄糖、鈉和C反應蛋白（CRP）水平而進行的概念驗證研究。

由于代謝綜合征具有多種臨床參數，單一傳感器能否診斷和監測其危險因素值得懷疑。在為每個參數開發傳感器時，必須從工程設計的角度考慮某些因素，例如用于監測代謝物的最佳傳感材料，用于監測這些代謝物的最佳身體部位，以及傳感器的穩定性及魯棒性。

所提出的用于未來多路復用傳感器的技術正在變得成熟，能夠檢測汗液中的特定生物標志物，并且具有魯棒性。然而，要將這些基礎技術轉化為全面的多路復用傳感設備，還需要進一步的研究。此外，未來應該開發一種集成的可穿戴智能服裝，可以收集多個相關臨床參數和風險因素的數據。理想情況下，帶有集成傳感器的智能服裝應該由舒適的面料制成，易于穿著，并允許被動收集代謝綜合征患者的數據。

一個復雜的問題仍然沒有答案，那就是汗液分析的最佳身體部位在哪里。人體表面汗液分布的可變性和速率可能會對可穿戴汗液分析設備的準確性造成問題。建議根據出汗速率和汗腺密度調整汗液采集的身體部位，以獲得更準確的代謝物分析。為了提高基于汗液的代謝物分析的準確性和可靠性，需要在這一領域進行進一步的研究。除了選擇一個允許無創和連續收集足夠汗液樣本的位置外，在選擇位置時考慮患者的舒適度和實用性也很重要。

傳感器放置在皮膚上的理想位置，以適應不同的環境條件和汗液特性。

總而言之，基于汗液的可穿戴技術在收集與代謝綜合征及其相關疾病相關的生物標志物的關鍵數據方面具有巨大的潛力。這些可穿戴設備可以測量葡萄糖、CRP、皮質醇和鈉水平，對于有患糖尿病和心血管疾病風險的患者來說非常重要。雖然開發一種能夠測量所有這些生物標志物的集成可穿戴織物是可行的，但還需要更多的研究來驗證基于汗液的可穿戴設備的可靠性和有效性。

為了開發出更有效、更可靠的可穿戴設備，迫切需要進一步的研究來更好地了解與主動和被動模式相關的汗液成分，以及其他影響因素?？紤]到出汗速率和汗腺密度等因素，還需要進一步的研究來確定評估代謝綜合征相關代謝物的最佳和最方便的身體部位。需要進行比較研究，以評估不同傳感器放置的準確性和有效性，并為未來用于代謝綜合征監測的可穿戴設備的開發提供信息。

最后，技術開發需要重點考量識別和提高監測與代謝綜合征相關的臨床危險因素的有效性。專注于基礎技術開發以在多樣化的參與者群體中驗證監測技術的研究人員應與開發和完成更大規模臨床研究的應用研究小組建立聯系。這些合作必能通過識別開發中的缺陷來改進這些技術，同時增強對普通民眾的潛在轉化和價值。

審核編輯：劉清