Entwicklung eines mikrofluidischen Pflaster-artigen Schweißsensors (sweat sensor)

1. Hintergrundwert von Schweiß: Schweiß hat als Schlüsselbiomarker für die Diagnose von Dehydrierung und Nierenfunktionsstörungen (z.B. Urämie) erhebliche Aufmerksamkeit erlangt, da er wesentliche Indikatoren enthält, die Blutkonzentrationen widerspiegeln, wie Elektrolyte und Metaboliten (Kreatinin, Harnstoff).

Technologischer Übergang: Um die Einschränkungen herkömmlicher Absorptionspads wie Kontamination und Verdunstung zu überwinden, ist es entscheidend, flexible, tragbare mikrofluidische Geräte zu entwickeln, die eine sofortige Sammlung und hochpräzise Analyse ermöglichen.

Nationale und internationale Trends: Während Länder wie die USA bereits Echtzeit-IoT-Überwachungstechnologien in militärischen und sportlichen Bereichen nutzen, besteht in Korea ein dringender Bedarf, physiologische Daten zu sichern, die für die koreanische Bevölkerung optimiert sind, und ein robustes medizinisches Analysesystem aufzubauen.

2. Ziele Entwicklung einer hautintegrierten mikrofluidischen Plattform, integriert mit einem SERS-Biosensor, für den hochsensiblen, Echtzeit-Nachweis von Natrium und Kreatinin zur Überwachung von Dehydrierung und Nierengesundheit.

3. Forschungsplan

1. Probandenauswahl: Rekrutierung und Einholung der informierten Einwilligung von Patienten, die mit Nierenerkrankungen das Krankenhaus besuchen (Kreatininspiegel 1,5 mg/dL oder höher).
2. Klinischer Zeitplan: Durchführung der klinischen Studie an den geplanten routinemäßigen Bluttestterminen der Probanden.
3. Pflasteranwendung: Anbringen des Schweißsammelpflasters und eines Kontrollabsorptionspads auf 1-2 Körperbereichen (z.B. Mitte der Brust, Stirn).
4. Schweißinduktion: Induktion von Schwitzen durch 30-minütiges Warten der Probanden in einer elektrischen Wärmekammer.
5. Absorptionspad-Sammlung: Für die Kontrollpads (die keine Zeitreihendaten sammeln können) zwei anfänglich anbringen und während der frühen Stadien der Schweißsekretion abnehmen.
6. Mikrofluidisches Pflaster-Sammeln: Messung des gesammelten Schweißvolumens (~100 µL pro Proband), um den Schweißverlust zu berechnen, dann Versiegelung und Transport ins Labor.
7. Vergleichende Probenverarbeitung: Messung des Gewichts der Absorptionspads vor/nach der Verwendung, um den Flüssigkeitsverlust zu bestimmen. Extrahieren von Schweißproben (~500 µL pro Proband) in Mikroröhrchen für den Transport.
8. Kontaminationskontrolle: Verwendung von Trockeneis und isolierten Kühlboxen während des Transports, um Probenabbau oder Kontamination zu verhindern.
9. Quantitative Analyse & Bewertung: Durchführung quantitativer Analysen der Natrium- und Kreatininspiegel aus beiden Proben mit der vorgeschlagenen SERS-basierten Methode und Standardanalysetools (HPLC oder LC-MS). Vergleich der Veränderungen der Biomarker und des Schweißverlusts über die Zeit, um den Hydratationsstatus und die Nierenfunktionsmuster jedes Probanden zu bewerten und zusammenzufassen.