13.09.2022 – Auch während Sie dies lesen, arbeitet Ihr Körper daran, das Gleichgewicht zu halten – und das nicht nur im Sinne von „nicht umfallen“. Unzählige chemische Reaktionen finden in dir statt, produzieren Energie, verarbeiten Abfall und halten dich gesund. Ganz nebenbei sendet Ihr Körper Signale über Ihr Wohlbefinden aus.
Tragbare Technologie kann einige dieser Signale anzeigen, wie Herzfrequenz oder Schlafzyklen. Viele weitere wichtige Hinweise auf Ihre Gesundheit finden sich im Blut. Das Problem: Die meisten Menschen mögen es nicht, von einer Nadel gestochen zu werden. (Fragen Sie einfach jemanden mit Diabetes, der sich ein Dutzend Mal am Tag in den Finger stechen musste.)
Aber vielleicht gibt es eine Alternative. Schweiß stammt aus dem Wasser in unserem Blut, was bedeutet, dass Schweiß „wie ein Fenster ins Blut ist“, sagt Sarah Everts, Wissenschaftsjournalistin und Autorin von Die Freude am Schweiß: Die seltsame Wissenschaft des Schweißes.
Da Schweiß leichter zu erreichen ist als Blut, untersuchen Forscher, ob es eine schmerzfreie Möglichkeit für uns sein könnte, einen besseren Einblick in unsere Gesundheit zu erhalten.
Was steckt wirklich in unserem Schweiß?
Schweiß fasziniert Wissenschaftler seit Jahrhunderten. Bereits im zweiten Jahrhundert nach Christus erforschte Galen – ein prominenter griechischer Arzt im Römischen Reich –, ob Menschen Körperfett aus ihren Poren schwitzen oder ihr Blut durch Schwitzen entgiften könnten, sagt Everts.
Während Fettgewebe nicht aus Ihren Poren sickert, werden andere Substanzen dies tun. Schweiß ist 99 % Wasser enthält jedoch geringe Mengen Natrium, Chlorid, Laktat, Glukose, Cortisol, Ammoniak, Harnstoff, Ethanol und kleine Proteine.
Schweiß kann auch Spuren von enthalten Chemikalien und Toxinewie Schwermetalle u Bisphenol A (BPA), aber nur, wenn sie im Blut vorhanden waren. (Everts berichtete einmal von einem seltenen Fall, bei dem der Schweiß einer Krankenschwester rot wurde, nachdem sie enorme Mengen an Chips mit rotem Farbstoff gegessen hatte.)
Bei normalen, gesunden Menschen übernehmen die Leber und die Nieren die meisten Bemühungen Ihres Körpers, Giftstoffe loszuwerden – und das auch ohne die Notwendigkeit einer Sauna.
Wie wird die Schweißüberwachung heute eingesetzt?
Es gibt einige Möglichkeiten, wie Medizin – und Strafverfolgungsbehörden – Schweißüberwachung bereits einsetzen.
Mukoviszidose
Ein hoher Chloridspiegel im Schweiß ist ein Symptom von Mukoviszidose, einer Erbkrankheit, die Kinder krank macht, indem sie die normale Funktion der Zellen in der Lunge stört. Spät 1950er, Schweißchloridtest wurde Teil der Diagnose von Säuglingen mit CF und gilt heute als Goldstandard.
Dazu werden jedoch Sonden auf die Haut eines Säuglings geklebt und der Patient durch Senden eines leichten elektrischen Impulses zum Schwitzen gebracht. Schweiß wird in einem zusammengerollten Plastikröhrchen gesammelt und auf Chlorid untersucht.
Der Schweißchloridtest „wird routinemäßig durchgeführt, ist aber ungeschickt“, sagt er John Rogers, PhD, Professor an der McCormick School of Engineering der Northwestern University. Deshalb hat er mit seinem Team Schweißsticker entwickelt. Die farbwechselnden Aufkleber haben winzige Kanäle, Ventile und Reservoirs, die, wenn sie auf die Hautoberfläche geklebt werden, austretenden Schweiß auffangen und speichern können, was das Sammeln und Analysieren erleichtert. In einer kürzlichen lernenzeigten Rogers und sein Team, wie gut dieses Gerät für die Diagnose von CF bei Kindern funktioniert.
„Die Vision ist ein Schweißtest, der an Personen verschickt und zu Hause durchgeführt werden kann, um diesen Screening-Test für Personen verfügbar zu machen, die möglicherweise keinen Zugang zu solchen Einrichtungen haben“, sagt Rogers. „Sie würden weder das geschulte Personal noch die teuren Tischgeräte für das Labor benötigen.“
Alkoholüberwachung
Es besteht ein starker Zusammenhang zwischen dem Alkoholspiegel in Ihrem Blut und der Menge in deinem Schweiß gefunden.
Ab 2003, was bekannt ist SCRAM-CAMs (was für steht Kontinuierliche SCRAM-Alkoholüberwachung) wurden geschaffen, um Polizei und Gerichten bei der kontinuierlichen Alkoholüberwachung von hochriskanten DUI-Tätern und Fällen von häuslicher Gewalt zu helfen.
Es ist, als hätte man einen Alkoholtester am Knöchel, der immer nach Alkohol im Schweiß sucht.
Was könnte die Schweißüberwachung noch leisten?
In einer Welt mit fortschrittlicheren Wearables zur Schweißüberwachung könnte eine Person theoretisch:
- Stress messen durch Cortisol-Produktion. Eine Studie zeigte, dass es möglich ist, Cortisol durch ein tragbares Pflaster nachzuweisen. Aber die Arbeit befindet sich noch in einem sehr frühen Stadium und wurde noch nicht für eine aussagekräftige klinische Bewertung verwendet.
- Lassen Sie Trinker wissen, dass es Zeit ist, nach Hause gefahren zu werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass flexible Patches (solche, die wahrscheinlich viel bequemer sind als eine SCRAM CAM) Ethanol erkennen kann im Blutkreislauf. Stellen Sie sich also vor, Sie tragen einen kleinen Patch, der Push-Benachrichtigungen an Ihr Telefon sendet, wenn Sie zur Happy Hour ein paar zu viele hatten.
- Sagen Sie einem Trainer, dass ein Athlet eine Pause braucht. Stellen Sie sich ein absorbierendes Pflaster auf der Haut vor, das Informationen sammelt Laktatwertesendet die Ergebnisse dann sofort an den Computerbildschirm des Trainers an der Seitenlinie und teilt ihm mit, dass es Zeit für einen Spielerwechsel ist.
- Bewahren Sie Menschen mit Diabetes vor so viel Fingerstechen. Andere frühe Studien zeigen, dass nichtinvasiv, verbandartig tragbare Technologien könnte möglicherweise Glukose durch Schweiß messen. Kürzlich erstellten Forscher der Ohio State University a “intelligente Halskette” das den Glukosespiegel der Person überwachen kann, die es trägt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Sensor „andere wichtige Chemikalien im Schweiß überwachen wird“, so a Pressemitteilung.
Aber die Wissenschaft und die Technologie, um diese Dinge zu tun, sind noch nicht da. Es gibt auch widersprüchliche Beweise dafür, ob Schweiß ein zuverlässiger Weg ist, all die Dinge zu verfolgen, auf die wir neugierig sein könnten.
Ein weiteres Problem: Während Schweiß einen Einblick in das geben kann, was im Inneren des Körpers passieren könnte, spiegelt er die Realität nicht immer perfekt wider. Wenn wir beispielsweise über Sportler und Bewegung sprechen, zeigt der Laktatspiegel im Blut, wie hart die Muskeln arbeiten. Aber auch das Schwitzen selbst produziert Laktat.
Das bedeutet, dass jemand, der hart trainiert, möglicherweise mehr schwitzt und höhere Laktatwerte in seinem Schweiß produziert. Aber dieses zusätzliche Laktat zeigt Muskelermüdung oder Anstrengung möglicherweise nicht genau an.
Es wäre zwar cool, während des Trainings Feedback zur chemischen Zusammensetzung Ihres Schweißes zu erhalten, aber die Daten sind möglicherweise nicht so hilfreich, wenn Sie eine hohe Schweißrate haben.
Was hält die Schweißüberwachung zurück?
Es gibt zwei Haupthindernisse beim Lernen aus der Schweißchemie – und bis vor kurzem steckten sie in einer Art „Henne oder Ei“-Sackgasse fest.
Da ist zunächst die Erfassung der Daten. Fortschritte bei Biomonitoring-Patches, wie z. B. Schweißaufklebern von Rogers und anderen tragbare Gerätemachen die Schweißdatenerfassung praktikabler.
Herausforderung Nummer zwei ist jedoch zu verstehen, ob die erfassten Daten aussagekräftig sind.
„Es gibt viele verschiedene Biomarker im Schweiß, und er wurde in der Vergangenheit nicht sehr sorgfältig untersucht, weil es keine saubere und reproduzierbare Methode zum Sammeln von Schweiß gab“, erklärt Rogers.
An dieser Stelle glaubt Rogers, dass mikrofluidische Geräte wie der Schweißaufkleber noch wertvoller werden – indem sie Forschern dabei helfen, mehr und bessere Daten über Schweiß zu erhalten.
Was könnte noch nützlicher sein als Schweißüberwachung?
Obwohl Schweiß Informationen enthält, die nützlich sein könnten, „hat sich der Körper so entwickelt, dass er Insider-Informationen drinnen und Außeninformationen draußen hält, also darauf zugreift [biomarkers] etwas auf die Haut zu schlagen, ist nicht einfach – deshalb nehmen wir Blut ab, sie nehmen einen Teil des Körpers heraus“, sagt er Jason Heikenfeld, PhDProfessor an der University of Cincinnati.
Heikenfeld ist Forscher und Entwickler von tragbarer und flexibler Elektronik. Er versteht auch, warum viele Potenzial in der Schweißüberwachung sehen, aber er ist sich nicht so sicher, ob es praktikabel ist.
„Wir haben viel Zeit mit Schweiß verbracht, weil es der heilige Gral war, [offering] nichtinvasiver kontinuierlicher Zugang zu Dingen im Körper“, sagt er. Aber „die Menge der Dinge, die man messen kann, ist begrenzt. Und wir fanden, dass Schweiß viel härter war [to monitor accurately]. Vollblut ist gut gepuffert; Sein pH-Wert ändert sich nicht. Schweißsalz und pH-Wert ändern sich überall je nach Schweißrate, und das verwirrt die Diagnose in Sensoren wie verrückt.“
Aus diesem Grund glaubt Heikenfeld, dass die Zukunft der Chemieüberwachungs-Wearables bei den meisten Maßnahmen nicht in der Schweißüberwachung liegt, sondern darin Erkennung von interstitieller Flüssigkeit (ISF)..
Interstitielle Flüssigkeit existiert unter der Haut, zwischen jeder Zelle. Es enthält Dinge, die aus dem Blut austreten, was bedeutet, dass es Blut noch ähnlicher ist als Schweiß.
Die ISF-Erkennung benötigt nur Mikronadel-ähnliche Patches oder drahtbasierte Sensoren. Diese Technologie ist bereits für einige Biomarker verfügbar, wie zum Beispiel die kontinuierliche Glukosemessung, die auf der Rückseite des Arms mit einem Sensor getragen wird, der in die Haut eindringt.
„Die große Zukunft, und wo wir heutzutage zu 100 % aktiv sind, ist die interstitielle Flüssigkeitsmessung“, sagt Heikenfeld. „Die meisten Dinge, die Sie im Blut messen möchten, können Sie in interstitieller Flüssigkeit tun.“
Er sagt, sein Team sei fast bereit, eine Bewertung zu veröffentlichen, die diese Behauptung stützt.
Das heißt aber nicht, dass Schweiß keinen Platz hat, sagt Heikenfeld. Er sieht Möglichkeiten, Schweiß zur Verfolgung von Hormonspiegeln (z. B. zur Regulierung von Stress, Sex und Schlaf) und zur Überwachung des Spiegels eines Medikaments im Körper zu verwenden und zu verfolgen, wie schnell es abgebaut wird.
Aber im Moment erfordern sowohl die Überwachung von interstitieller Flüssigkeit als auch von Schweiß viel mehr Forschung, bevor Anwendungen für den Massenmarkt verfügbar werden.