Dans une perspective récente publiée dans Scienceles chercheurs ont exploré les systèmes microfluidiques avec une interface cutanée pour évaluer l’exposition aux produits chimiques et l’état de santé.
Sommaire
Arrière-plan
Les glandes sudoripares eccrines de la peau sont des éléments essentiels d’un ingénieux système de refroidissement par évaporation. Leur action est régulée de manière adaptative et en boucle fermée par le système nerveux sympathique pour maintenir l’homéostasie thermique pendant les efforts mentaux et physiques ou l’exposition à des températures élevées. En plus d’évacuer la chaleur, la transpiration aide également à l’élimination de diverses substances et métabolites.
Des améliorations technologiques récentes ont permis l’utilisation de la sueur eccrine pour le diagnostic, en tant que systèmes d’analyse microfluidique doux qui collent doucement à la peau pour permettre la collecte, le stockage et l’évaluation biochimique in situ d’échantillons de microlitres obtenus directement à partir de la peau.
Glandes eccrines pour l’analyse de la sueur
Dans la plupart des cas, les glandes eccrines représentent le volume le plus élevé de perte de sueur. Les glandes eccrines se trouvent dans toutes les régions du corps humain. Les glandes apoeccrines et apocrines, les deux autres principaux types de glandes sudoripares du derme, génèrent de la sueur avec une composition chimique relativement compliquée et variable.
De plus, cette sueur est produite à partir de localisations anatomiques particulières difficiles d’accès en raison de leur position et de leur couverture capillaire. Ces facteurs motivent la sélection des glandes eccrines comme objectif principal de l’analyse de la sueur.
Un aperçu de l’analyse de la sueur
Pour l’analyse de la sueur, la sueur est collectée et stockée de manière non invasive tout en évitant la contamination, l’inconfort et d’autres problèmes associés aux biofluides, notamment les larmes, la salive et l’urine. Pourtant, le besoin d’équipement spécialisé, de professionnels compétents et de protocoles rigoureux a limité l’applicabilité de la sueur dans les diagnostics de routine.
Sans l’exigence d’un personnel expérimenté, les patchs microfluidiques peuvent fournir une analyse en temps réel, facile, rentable et non invasive dans pratiquement n’importe quel environnement. En règle générale, ces dispositifs sont conçus pour détecter une collection particulière ou limitée de molécules au lieu de la large gamme de composants de la sueur. Cependant, sur place l’évaluation des échantillons de sueur pourrait être utilisée pour un large éventail d’applications médicalement pertinentes, telles que le dépistage de la fibrose kystique, la gestion des troubles rénaux, le suivi des niveaux de stress, la surveillance du système immunitaire et l’orientation de l’utilisation de la prescription médicaments.
Dispositifs microfluidiques à interface cutanée
Ces dispositifs utilisent l’action de pompage naturelle employée par les glandes eccrines, qui provient de bobines sécrétoires se connectant via une lumière tubulaire à des conduits à travers le derme et l’épiderme et se termine à la surface de la peau.
L’activation des glandes eccrines par les terminaisons nerveuses cholinergiques entourant ces bobines sécrétoires entraîne un afflux d’ions calcium dans les cellules environnantes. Cela entraîne en outre le transport d’ions sodium et calcium dans la lumière. Une élévation de la concentration en chlorure de sodium par rapport à celle des espaces interstitiels et des cellules environnantes génère un gradient de pression osmotique qui force l’eau dans la lumière, apparaissant finalement sous forme de sueur qui sort des pores de la peau.
Les taux et les quantités de transpiration sont déterminés par des facteurs fondamentaux de santé et d’hydratation. De plus, les voies de transport actives et passives entraînent divers constituants chimiques, notamment des électrolytes, des hormones, des métabolites, des protéines, des médicaments, des nutriments, des toxines de métaux lourds et des polluants organiques.
L’évaluation diagnostique selon les concentrations de ces composants peut bénéficier des taux de sudation. De plus, les examens diagnostiques nécessitent des informations précises sur les taux de sudation, la température corporelle, les volumes de perte de sueur accumulés, l’activité cardiopulmonaire et l’effort physique.
DEVELOPPEMENTS récents
Des systèmes microfluidiques flexibles et souples peuvent créer des interfaces durables et étanches avec la peau. Ceci est réalisé lorsque ces patchs cutanés recueillent la transpiration lorsqu’elle émerge directement des pores de la peau, voyageant via des orifices d’entrée présents à la base de l’appareil à travers un réseau de microvalves et de microcanaux pour atteindre des microréservoirs où ils sont stockés et/ou évalués. Les gadgets permettent de mesurer la dynamique de libération de la sueur. La mesure du taux de sudation régional ainsi que du volume de sueur accumulé permet de suivre les données du corps entier pour déterminer les électrolytes et autres composants chimiques perdus par la transpiration.
Des tests chimiques et des indicateurs fluorométriques et colorimétriques peuvent fournir des analyses quantitatives de la perte de sueur, de la chimie et de la dynamique. Chimie qui répond aux biomarqueurs de la sueur via des altérations de la couleur ou de l’intensité de la fluorescence. Ces altérations permettent des évaluations quantitatives en analysant des images numériques capturées à partir de sections transparentes de systèmes microfluidiques. Les biomarqueurs évalués comprennent l’ammoniac, la créatinine, le chlorure, le glucose, la vitamine C, le lactate, l’urée et le sodium.
Conclusion
La perspective a montré que la sueur pouvait servir d’indicateur binaire d’exposition à des espèces chimiques externes. Cependant, plusieurs aspects du lien entre la chimie du sang et la sueur sont mal compris. Les chercheurs pensent que les futures études pourraient se concentrer sur des biomarqueurs de la sueur établis et nouvellement découverts, élargissant ainsi les choix d’applications thérapeutiques.
