Hormonul stresului ar putea fi monitorizat prin intermediul unui smartwatch

Corpul uman răspunde la stres, de la cel cotidian până la cel extrem, producând hormonul stresului, care se numește în mod oficial cortizol.

Până în prezent, măsurarea cortizolului nu a fost o modalitate practică de a identifica condiții potențiale precum depresia și stresul post-traumatic, în care hormonul stresului are niveluri crescute.

• Test de cultură generală. Ce este mai mare decât un terabyte?
• Trucul simplu care reduce consumul de energie al centrelor de date cu 30%

Nivelurile de cortizol au fost în mod tradițional evaluate prin probe de sânge de către laboratoarele profesionale și, deși acele măsurători pot fi utile pentru diagnosticarea anumitor boli, nu reușesc să surprindă modificările nivelurilor de cortizol în timp.

Monitorizând hormonul stresului din transpirație

Acum, o echipă de cercetare de la UCLA a dezvoltat un dispozitiv care ar putea fi un pas major înainte: un ceas inteligent care evaluează nivelurile de cortizol găsite în transpirație; este precis, neinvaziv și lucrează în timp real.

Descrisă într-un studiu publicat în Science Advances, tehnologia ar putea oferi purtătorilor capacitatea de a citi și de a reacționa la hormonul stresului.

„Prevăd că abilitatea de a monitoriza îndeaproape variațiile cortizolului de-a lungul timpului va fi foarte instructivă pentru persoanele cu tulburări psihiatrice”, a spus coautorul corespondent Anne Andrews, profesor de psihiatrie și științe biocomportamentale la UCLA, membru al California NanoSystems Institute de la UCLA și membru al Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior.

„Acestea ar putea să vadă ceva ce urmează să se întâmple sau să monitorizeze schimbările în propriile lor modele”, a continuat Andrews.

Perfecționarea tehnologiei

Cortizolul este potrivit pentru a fi măsurat prin intermediul transpirației, potrivit autorului corespondent Sam Emaminejad, profesor asociat de inginerie electrică și informatică la UCLA Samueli School of Engineering și membru al CNSI.

„Am stabilit că, urmărind cortizolul din transpirație, vom fi capabili să monitorizăm astfel de modificări într-un format portabil, așa cum am arătat anterior pentru alte molecule mici, cum ar fi metaboliții și produsele farmaceutice”, a spus el.

„Din cauza dimensiunii sale moleculare mici, cortizolul apare în transpirație cu niveluri de concentrare care reflectă îndeaproape nivelurile sale circulante”, a adăugat profesorul Emaminejad.

Tehnologia valorifică progresele anterioare în bioelectronica portabilă și tranzistori de biosensing realizate de Emaminejad, Andrews și echipele lor.

În noul smartwatch, o bandă de peliculă adezivă subțire specializată colectează volume mici de transpirație, măsurabile în milionimi de litru. Un senzor atașat detectează cortizolul folosind catene de ADN numite aptameri, care sunt proiectate astfel încât o moleculă de cortizol să se potrivească în fiecare aptamer așa cum o cheie se potrivește într-o lacăt.

Atunci când cortizolul se atașează, aptamerul își schimbă forma într-un mod care modifică câmpurile electrice de la suprafața unui tranzistor.

Un efort combinat

Invenția, alături de un studiu din 2021 care a demonstrat capacitatea de a măsura substanțele chimice cheie din creier folosind sonde, este punctul culminant al unei lungi căutări științifice pentru Andrews. De-a lungul a peste 20 de ani, ea a condus eforturile de a monitoriza molecule precum serotonina, un mesager chimic din creier legat de reglarea stării de spirit, la ființele vii, în ciuda vulnerabilității tranzistorilor la mediile biologice umede și sărate.

În 1999, ea a propus utilizarea acizilor nucleici în locul proteinelor (mecanismul standard) pentru a recunoaște anumite molecule, scrie Tech Xplore.

„Această strategie ne-a determinat să rezolvăm o problemă fundamentală de fizică: cum să facem ca tranzistorii să funcționeze pentru măsurători electronice în fluide biologice”, a spus Andrews, care este și profesor de chimie și biochimie.

Între timp, Emaminejad a avut o viziune de monitorizare omniprezentă a sănătății personale. Laboratorul său este deschizător de drumuri în ceea ce privește dispozitivele purtabile cu biosenzori care urmăresc nivelurile anumitor molecule care sunt legate de măsurători specifice de sănătate.

Medicul omniprezent care verifică nivelul pe care îl are hormonul stresului

„Intrăm în era auto-monitorizării, în care în loc să mergem la un medic pentru a fi consultați, medicul este practic mereu cu noi. Datele sunt colectate, analizate și furnizate chiar pe corp, oferindu-ne feedback în timp real pentru a ne îmbunătăți sănătatea și starea de bine”, a spus el.

Laboratorul lui Emaminejad a demonstrat anterior că o versiune de unică folosință a filmului adeziv specializat permite ceasurilor inteligente să analizeze substanțele chimice din transpirație, prezentând și o tehnologie care provoacă cantități mici de transpirație chiar și atunci când purtătorul nu se mișcă.

Studiile anterioare au arătat că senzorii dezvoltați de grupul lui Emaminejad ar putea fi utili pentru diagnosticarea bolilor precum fibroza chistică și pentru personalizarea dozelor de medicamente.

O provocare în utilizarea nivelurilor de cortizol pentru a diagnostica depresia și alte tulburări este că nivelurile hormonului pot varia foarte mult de la o persoană la alta, astfel încât medicii nu pot învăța prea multe din nicio măsurătoare.

Dar autorii prevăd că urmărirea nivelurilor individuale de cortizol de-a lungul timpului cu ajutorul smartwatch-ului poate alerta purtătorii și pe medicii acestora cu privire la schimbări care ar putea fi semnificative din punct de vedere clinic pentru diagnostic sau pentru monitorizarea efectelor tratamentului.

Vă recomandăm să citiți și:

Un studiu amplu leagă utilizarea canabisului de perturbarea somnului, în special în rândul celor care consumă mult

Un vaccin a amânat cu succes îmbătrânirea cauzată de „celulele zombie” în cazul șoarecilor

Noi cercetări arată că zincul ar putea trata răceala, însă există și o problemă

Aproape 90% dintre genele umane sunt menționate în studii despre cancer. De ce este asta o problemă?