Giyilebilir Sağlık Teknolojilerinin Yeni Dalgası Terinizden Kan Tahlili

Giyilebilir sensörler sağlık izlemede devrim yapmak üzere. Parmak ucu kan testlerinin ve deri altı sensörlerin yarattığı konfor sorunu, sürekli ölçüm gereksinimi ile birleştiğinde iğnesiz alternatiflere olan talebi artırmaktadır. Ter, cilde erişimi kolay, ağrısız ve sürekli toplanabilen bir biyolojik sıvıdır. Elektrolitler, metabolitler, hormon benzeri moleküller ve bazı ilaç kalıntıları içerir. Bu özellikleri sayesinde ter, laboratuvar dışı, taşınabilir ve uzun süreli izlemeye uygun bir örnekleme ortamı olarak öne çıkmaktadır. Fakat “terinizden kan tahlili” sloganı çekici olsa da, bilimsel ve teknik karmaşıklıklar nedeniyle her analit için aynı değerde doğrudan ikame değildir. Bu nedenle bu yazımdaki temel amaç, bilimin ışığında ortaya konmuş olan ve son yıllarda birçok kişinin dikkatini çeken ter tabanlı teknolojilerin neler olduğu ve hangi biyobelirteçler için hazır olduğu, hangi teknik engellerin sürdüğü ve gelecek vaat eden çözümlerin neler olduğu konusunda bilgileri sizlere aktarmaktır. 

Ter, suyun yanında sodyum, potasyum, klorür gibi ana elektrolitleri; laktat ve üre gibi metabolitleri; kortizol gibi bazı hormonları ve lipid-çözünür moleküllerin düşük konsantrasyonlarını barındırır. Ayrıca terde tespit edilebilen bazı ilaç ve metabolitler ilaç takibi açısından da ilgi çekicidir. Ancak ter konsantrasyonları genellikle kan seviyelerinden çok daha düşüktür ve bileşenlerin cilt üzerinde lokal üretimi veya salınımı, doğrudan sistemik (kandaki) konsantrasyonla birebir paralellik göstermemektedir. Bazı analitler (elektrolitler, laktat) ter ile kan arasındaki korelasyonda daha tutarlı sonuçlar verirken; glukoz gibi moleküllerin korelasyonu daha zayıf veya değişken olma eğilimindedir. Sonuç olarak hangi biyobelirtecin terde kullanılabileceği seçimi, biyolojik korelasyon, tespit eşiği ve ölçüm güvenilirliği açısından değerlendirilmelidir. 

Ter ile kan arasındaki ilişki ve temel zorluklara gelindiğinde, terin kan yerine “doğrudan” kullanılamamasının temel nedenleri aşağıdaki gibi sıralanmıştır: 

·       Konsantrasyon farkları: Terde birçok analit çok daha düşük konsantrasyonlarda bulunur,

·       Zaman gecikmesi ve dinamik farklılıklar: Ter üretimi ve salınımı kan değişikliklerine bazı durumlarda gecikmeyle cevap verir,

·       Lokal üretim ve cilt etkileri: Cilt yüzeyindeki enzimler, mikroflorayla etkileşim veya çevresel kirleticiler ölçümü bozabilir,

·       Bireyler arası büyük değişkenlik: Genetik, hidrasyon durumu, terleme hızı, yaş ve cilt tipi ölçümler üzerinde güçlü etkiler yapar. Bu zorluklar, hem sensör tarafında hassasiyeti ve seçiciliği artırmayı hem de yazılım tarafında kişiye özel kalibrasyon ve düzeltme yöntemleri geliştirmeyi zorunlu kılar. 

Bu analizler için en önemli aşamalardan birisi de ter toplamadır. Ter toplama, güvenilir sonuç için kritik bir adımdır. Pasif örnekleme (terleme sırasında cilt yüzeyinde biriken terin toplanması) basit ve düşük maliyetli olsa da hacim kontrolü, buharlaşma ve kontaminasyon gibi sorunlar çıkarır. Aktif örnekleme yaklaşımları, “örneğin cilde uygulanan mikroakışkan kanalların kullanımı, ter üretimini tetikleme (iyontoforez gibi) ya da vakumla yönlendirme” daha kontrollü örnek sağlar. Mikroakışkan çip tasarımları, teri küçük hacimlerde hızla taşımak, reaktif bölgelerden geçirmek ve sensöre sabit akış sağlamak için kullanılır. Bu çözümler, sensör-girişimlerini, örnekleme gecikmelerini ve çevresel etkileri azaltmaya yönelik kritik iyileştirmeler getirir. Ayrıca tek kullanımlık kanal şeritleri veya yeniden kullanılabilir mikroakışkan modüller ile pratik saha kullanımı da uyarlanabilir. Ter sensörlerinde başlıca teknolojik yaklaşımlar elektrokimyasal (amperometrik, voltametrik), optik (plasmonik, floresan) ve seçici kaplama tabanlı (moleküler baskılı polimer — MIP) sensörlerdir. Elektrokimyasal sensörler küçük boyut, düşük maliyet ve doğrudan sinyal üretme avantajı sunar; laktat ve elektrolit ölçümlerinde yaygındır. Optik sensörler, belirli hedef moleküller için yüksek seçicilik sağlayabilir fakat günlük kullanımda ışıma koşullarına duyarlıdır. MIP gibi yaklaşımlar analit seçiciliğini artırırken, nanomalzemeler (altın nanoparçacıklar, metal-organik çerçeveler — MOF’lar, karbon nanotüpler) sinyal kuvvetlendirmede çarpıcı ilerlemeler sağlamaktadır. Bu malzemeler sayesinde glukoz gibi düşük konsantrasyonlu analitlerin algılanması için gerekli limitler her geçen yıl daha ulaşılabilir hale gelmektedir. Örneğin AuNP/MOG tabanlı tasarımlar rapor edilen çalışmalara göre daha yüksek duyarlılık sunmaktadır. Ancak laboratuvar tabanlı duyarlılık saha koşullarında korunmalı, yani malzemenin stabilitesi, bağlanmış biyoreseptörün ömrü ve yüzey kontaminasyonu her zaman test edilmelidir. 

Giyilebilir cihazların cilde uzun süre yapışık kalması, hem kullanıcı konforu hem de ölçüm stabilitesi için kritik. Esnek elektronikler, elastomer substratlar ve deri-benzeri hidrojeller arayüz sorununu hafifletmektedir. Hidrojeller hem cildin doğal nem dengesine uyum sağlayan hem de analitlerin sensöre iletimini kolaylaştıran yumuşak arayüzler sunar. Ancak cilde uzun süre temas eden yüzeylerde protein birikimi ve mikroorganizma kolonizasyonu (biyofouling) ölçümler üzerinde bozucu etki yapmaktadır. Bu yüzden antifouling kaplamalar, oksidaz bazlı enzim immobilizasyon stratejileri ve yüzey fonksiyonelleştirmeleri geliştirilmektedir. Uzun ömürlü, cilt dostu ve nefes alabilen yapıştırıcılar da kullanıcı kabulünü artırmak için tasarlanmaktadır; aynı zamanda sensörlerin tekrar kalibrasyon ihtiyacını azaltacak stabilizasyon yöntemleri üzerinde yoğun çalışmalar mevcuttur.

Diğer önemli başlıklardan birisi de veri işleme, kalibrasyon ve makine öğrenmesi yaklaşımlarıdır. Ter sensörlerinden elde edilen ham verinin klinik olarak anlamlı hale gelmesi, güçlü veri işleme ve kalibrasyon stratejileri gerektirir. Basit tek noktaya dayalı eşleme (sweat vs blood) genellikle yetersizdir. Bunun yerine çoklu sinyal füzyonu (elektrolit düzeyi + ter akışı + sıcaklık + nem) ve kişiye özel kalibrasyon modelleri daha güvenilir sonuç vermektedir. Makine öğrenmesi teknikleri; artefakt giderme, drift düzeltme ve bireysel model oluşturma konusunda kritik rol oynamaktadır. Örneğin, düşük konsantrasyonlu glukoz izleme için sensör sinyali ile kullanıcı geçmiş verileri, fiziksel aktivite ve beslenme kayıtları gibi parametreler bir arada kullanılarak daha doğru glukoz tahminleri elde edilebiliyor. Ancak ML modellerinin genelleştirilebilirliği ve overfitting riski vardır; ayrıca eğitim verilerinin dengeli, çeşitli ve klinik olarak etiketli olması gerekmektedir. Klinik karar destek sistemleri içinse açıklanabilir (interpretable) modeller tercih edilmelidir. Çünkü yanlış bir uyarı hastayı gereksiz müdahaleye yönlendirebilir. Giyilebilir ter sensörleri tıbbî amaçlarla kullanıldığında, regülasyon kapısından geçmeleri gerekir. FDA gibi kurumlar, “kan şekeri ölçümü” iddiaları taşıyan iğnesiz cihazlara karşı uyarılar yayınlamıştır. Onaysız cihazlara güvenmek tehlikeli olabilir. Buna karşılık, bazı şirketler (ör. Abbott) hem tıbbî sınıf CGM’ler hem de kitlesel pazar için tasarlanmış ürünlerle yavaş ama belirgin adımlarla regülasyon süreçlerinden geçmektedir. Klinik validasyon; farklı kullanıcı gruplarında (diyabet tür 1, tür 2, yaşlılar), farklı çevresel koşullarda ve uzun süreli kullanımda tekrarlı ve çok merkezli çalışmaları gerektirir. Ayrıca, sensör hataları, yanlış alarm riski ve gecikmeli ölçümlerin klinik sonuçlara etkisi titizlikle değerlendirilmelidir. Regülatör kurumlar şu anda hassasiyet, spesifite, güvenlik ve kullanıcının yanlış şekilde hareket etmesini önlemeye yönelik etiketleme gereksinimlerine odaklanıyor. Ter sensörlerinin potansiyel kullanım alanları geniştir. Diyabet yönetimi en yüksek etki potansiyeline sahip alanlardan biridir. Fakat bu kullanımda doğruluk standartları çok yüksektir. Bu nedenle ter tabanlı glukoz ölçümleri önce “wellness / metabolik geri bildirim” kapsamında yaygınlaşabilir. Ardından klinik onaylı çözümler gelebilir. Sporcu takibi ve performans optimizasyonu, elektrolit ve laktat gibi ter biyobelirteçlerinin doğrudan uygulanabildiği pazarlar oluşturulmaktadır. Burada cihazlar kas yorgunluğu, hidrasyon durumu ve antrenman yükünü gerçek zamanlı bildirebilir. İlaç takibi (terde tespit edilebilen bazı ilaç/metabolitler) ve toksikoloji alanları da potansiyel alanlardır. Toplum sağlığı açısından ise, geniş kullanıcı tabanlı verilerle popülasyon düzeyinde metabolik trendlerin izlenmesi ve erken uyarı sistemleri geliştirilebilir; ancak bu kullanım ciddî etik ve gizlilik endişelerini de gündeme getirir. 

Kullanıcıların bir cihazı günlük hayatlarına entegre etmeleri için konfor, batarya ömrü, suya dayanıklılık ve bakım ihtiyacı önemlidir. Sensörler hafif, nefes alabilen malzemelerle üretilmeli ve uzun süre yapışık kalabilmeli; aynı zamanda kullanıcı tarafından kolayca takılıp çıkarılabilmeli. Güç yönetimi, veri iletimi (Bluetooth, düşük enerji protokolleri) ve cihaz yazılımı (uygulamalar, bildirimler) kullanıcı kabulünü belirler. Tekrarlı kalibrasyon ihtiyacı veya sık sensör değiştirme gereksinimi kullanıcı deneyimini olumsuz etkiler; bu nedenle uzun ömürlü biyokimyasal katmanlar ve otomatik kalibrasyon algoritmaları üzerinde yoğun çalışılmaktadır. Sürekli sağlık verisi toplamak büyük fırsatlar sunduğu kadar ciddî riskler de taşımaktadır. Bu verilerin kimliklendirme riski, sigorta şirketleri veya işverenler tarafından kötüye kullanılma potansiyeli, veri sızmaları ve profil oluşturma gibi konular düzenleyici ve etik çerçeveler gerektirir. Kullanıcıların verileri üzerinde gerçek kontrol sahibi olması, şeffaf rıza süreçleri, verinin anonimleştirilmesi ve parola/şifreleme uygulamalarının güçlü olması zorunludur. Ayrıca, verilere erişim politikaları (kim, neden, ne süreyle erişebilir) net bir biçimde belirlenmelidir. Özellikle çocuklar ve hassas hasta grupları için ek korumalar gerekmektedir. Pazar tarafında erken benimseyen gruplar olarak wellness ve spor pazarları öne çıkmaktadır. Buna karşın medikal pazar daha kademeli bir yol izlemektedir. Son yıllarda Abbott gibi büyük oyuncuların pazara yönelmesi, CGM’lerin reçetesiz veya kitlesel pazara açılması teknolojinin ticarîleşme hızını artırdı. Aynı zamanda FDA’nın 2024 yılındaki uyarısı, iğnesiz glukoz iddialarına karşı tüketici uyarısı sağlayarak regülatif zeminin önemini vurguladı. Hem yenilikçi ticarîleşme hem de regülasyon baskısı sektörü dikkatli pazarlama, şeffaflık ve klinik doğrulamaya yatırım yapmaya sevk etmektedir. Önümüzdeki dönemde araştırma ve geliştirmelerin şu alanlara odaklanmasının daha faydalı olabileceği kanaatindeyim: 

·       Ter-kan korelasyonunun kişiden kişiye ve zamansal varyasyonlarının nicel haritalanması,

·       Düşük konsantrasyonlu analitler için daha stabilize, seçici sensör yüzeyleri ve nanomalzeme tabanlı sinyal kuvvetlendirme,

·       Uzun süreli cilt uyumu sağlayan, biyouyumlu arayüz malzemeleri ve antifouling stratejileri,

·       Saha koşullarında dayanıklılığı kanıtlayan çok merkezli, uzun süreli validasyon çalışmaları,

·       Güvenli ve şeffaf veri yönetimi protokolleri ile etik çerçeveler,

·       Sensör + algoritma birlikteliğinin klinik karar destek sistemlerine entegrasyonu.

Ter bazlı giyilebilir sensörler, sağlık izlemenin demokratikleşmesi, hasta konforunun artması ve sürekli veri ile kişiselleştirilmiş sağlık takibi gibi büyük vaatler taşımaktadır. Ancak bu vaatlerin güvenli ve etkili bir şekilde yerine getirilebilmesi için teknoloji, klinik doğrulama, regülasyon ve etik yaklaşımların eşzamanlı ilerlemesi şarttır. Bazı biyobelirteçler için uygulamalar zaten pratik hale gelmektedir. Glukoz gibi kritik klinik parametrelerde ise daha çok malzeme, örnekleme ve veri algoritması geliştirmeye ihtiyaç vardır. Sonuç olarak, ter tabanlı izleme umut verici ve kademeli olarak uygulanabilir. Fakat “kanı tamamen değiştiren iğnesiz bir teknoloji” olarak vaat edilmeden önce dikkatli ve şeffaf validasyon süreçlerinden geçirilmelidir. 

Kaynaklar:

Gao, F., Liu, C., Zhang, L., Liu, T., Wang, Z., Song, Z., ... & Xue, N. (2023). Wearable and flexible electrochemical sensors for sweat analysis: a review. Microsystems & Nanoengineering, 9(1), 1.

Chung, M., Fortunato, G., & Radacsi, N. (2019). Wearable flexible sweat sensors for healthcare monitoring: a review. Journal of the Royal Society Interface, 16(159), 20190217.

Ma, J., Li, H., Anwer, S., Umer, W., Antwi-Afari, M. F., & Xiao, E. B. (2024). Evaluation of sweat-based biomarkers using wearable biosensors for monitoring stress and fatigue: a systematic review. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, 30(3), 677-703.

Zhou, D., Zhang, S., Khan, A. U., Chen, L., & Ge, G. (2024). A wearable AuNP enhanced metal–organic gel (Au@ MOG) sensor for sweat glucose detection with ultrahigh sensitivity. Nanoscale, 16(1), 163-170.

Wang, J., Luo, Y., Zhou, Z., Xiao, J., Xu, T., & Zhang, X. (2024). Epidermal wearable optical sensors for sweat monitoring. Communications Materials, 5(1), 77.

Zafar, H., Channa, A., Jeoti, V., & Stojanović, G. M. (2022). Comprehensive review on wearable sweat-glucose sensors for continuous glucose monitoring. Sensors, 22(2), 638.

Khor, S. M., Choi, J., Won, P., & Ko, S. H. (2022). Challenges and strategies in developing an enzymatic wearable sweat glucose biosensor as a practical point-of-care monitoring tool for type II diabetes. Nanomaterials, 12(2), 221.

Kasım 2025, sayfa no: 68-69-70-71-72-73