Sweat最有希望进行无创测试

制造革命性的生物传感器需要血液，汗液和眼泪。和唾液，自然。

辛辛那提大学教授杰森海肯菲尔德研究了这些和其他生物流体在“自然生物技术”杂志上使用微型便携式传感器测试人类健康的潜力。Heikenfeld在加州大学工程与应用科学学院的新设备实验室开发可穿戴技术。他的实验室去年制造了世界上第一台连续测试设备，它可以像血液一样有效地采集汗液，但是可以在几个小时内以无创方式进行。“最终，可穿戴设备的技术进步受到人类生物学本身的限制，”该研究称。

值得注意的是，生物传感器和汗液技术领域的许多创新都是在辛辛那提开发的。第一个糖尿病葡萄糖监测器在该地区商业化。世界上第一种止汗剂的发明者，名叫Odorono，是辛辛那提的医生，名叫亚伯拉罕·墨菲(Abraham Murphey)。

“我们在这个领域有着如此强大的历史。这真的非常吸引人，”海肯菲尔德说。Heikenfeld认为他的团队的努力工作取得了成功。“我们已经能够在这里走得更远，”海肯菲尔德说。“我们与某种类型的学生产生共鸣。就像我们在加州大学拥有优秀的教师一样，如果我们这里没有才华横溢的学生，这项技术就不会存在。我们只是在理论上谈论潜力。”

在“自然”杂志的文章中，海肯菲尔德在测试人类健康方面发现了四波发现。首先，医生开始在一个侵入性，耗时且劳动密集的过程中抽取血液并运送到实验室，患者今天仍然要接受这种过程。从20世纪80年代开始，研究人员，包括开创性的UC工程教授Chong Ahn，开发了医疗点实验室测试，使医生能够立即获得结果。医生可以使用微型独立设备自行测试样本，而不是将样本运送到实验室。“Ahn博士一直处于开发这些护理点设备的最前沿，”Heikenfeld说。

现在，Heikenfeld说，我们正处于第三次浪潮中 - 通过UC等开发的可穿戴设备进行持续的健康监测。这些数据随着时间的推移提供数据，因此医生可以跟踪健康趋势，而不是依赖单次验血提供的快照。“这超级强大，因为它告诉我，我变得更好了?我变得更糟了吗?”海肯菲尔德说。他说，最终，该领域将看到植入体内的装置用于长期诊断或监测。但首先，研究人员必须创建可在更长时间内提供准确信息的强大传感器。

“这是一个巨大的挑战，”海肯菲尔德说。“传感器本身具有化学反应性。所以它们不会持久。”在检查了唾液，眼泪和间质液的使用后，Heikenfeld在Nature文章中得出结论，汗液最有希望进行无创检测，因为它提供与血液相似的信息，并且可以控制和测量其分泌率。在他位于加州大学的新设备实验室中，海肯菲尔德和他的学生们一直在创造一种可穿戴式贴片上的新型传感器，这种贴片的大小与创可贴一样，即使在患者凉爽和休息时也能刺激汗水。传感器随时间测量特定分析物，医生可以使用它来确定患者对药物治疗的反应。

Heikenfeld说，传感器可以定制，以测量从药物到激素到脱水的任何东西。去年，该实验室创建了世界上第一个连续监测传感器，可以记录相同的健康信息，这些信息是医生们几代人在血液中检查过的。这个里程碑非常值得注意，因为连续传感器可以让医生随着时间的推移追踪健康状况，看病人是好转还是坏转。并且他们可以以非侵入性的方式这样做，并且在皮肤上施加微小的贴剂，一次刺激汗液长达24小时。

“这是圣杯。这是第一次，我们可以在这里显示血液数据;这里是汗水数据 - 它们可以很好地协同工作，”Heikenfeld说。海肯菲尔德及其学生于12月在“芯片实验室”杂志上发表了他们最新的实验结果。UC的研究追踪了测试对象如何代谢乙醇。该研究的结论是，汗液提供了与血液相同的信息来测量药物在体内的存在。他说，加州大学的最新突破标志着七年多研究的高潮。

“对于药物，我们可以用汗水来精确测量血液中的浓度，”Heikenfeld说。“这很重要，因为一旦我们可以测量血液中治疗剂的浓度，我们就可以看一下药物剂量。这可能会使目前的剂量看起来像石器时代的东西。”辛辛那提是几家公司的所在地，这些公司正在将药物处方，交付和监控技术转化为商业产品。该名单包括Assurex Health，Enable Injections和Heikenfeld的Eccrine Systems，他是联合创始人兼首席科学官。

研究合着者和计算生物学家Tongli Zhang说，这些设备将帮助医生提供个性化护理。张是加州大学医学院药理学和系统生理学系的助理教授。“你不给孩子服用与成人相同的药物剂量。同样，我们可以根据病人的体重指定剂量，”张说。“但是有些患者可能有肝脏或肾脏衰竭。其他患者可能代谢药物的速度提高10倍。因此，相同的剂量可能对某些患者无效，而其他患者则有毒。”

张说连续传感器可以从根本上改变治疗方法。“个性化或个性化的药物正变得越来越重要。我们意识到这很重要。如果我们能够了解体内正在发生的事情，我们可以相应地定制治疗方案，”他说。UC是开发新生物传感器的最前沿，Heikenfeld认为这将彻底改变我们追踪疾病和健康的方式。“通过第三波连续生化传感，UC继续在我们丰富的区域历史上进行革命性的诊断，”他说。