Opracowane przez naukowców urządzenie ubieralne skutecznie zmierzy poziom hormonu stresu. W przyszłości może pomóc m.in. osobom z depresją [DEPESZA]

Naukowcy opracowali nadający się do noszenia czujnik, który może mierzyć stężenie kortyzolu w pocie. Kortyzol jest hormonem organizmu uwalnianym w odpowiedzi na stres, dzięki czujnikowi mogą więc powstać urządzenia wearables, które będą monitorować poziom stresu użytkownika przez cały dzień.

– Posiadanie niezawodnego czujnika do noszenia na ciele może pomóc lekarzom w obiektywnej ocenie, czy pacjent cierpi na depresję lub wypalenie i czy jego leczenie jest skuteczne – podkreśla Adrian Ionescu z Politechniki Federalnej w Lozannie.

Urządzenia do noszenia na ciele, tzw. wearables, mierzą coraz więcej parametrów. Monitorują stan zdrowia, potrafią też same wysyłać sygnały alarmowe przy zagrożeniu życia. Sprawdzają rytm serca czy wysokość ciśnienia.

Naukowcy Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL) we współpracy ze startupem Xsensio jako pierwsi stworzyli czujnik do noszenia, który monitoruje poziom kortyzolu.

– Nasze urządzenie zostało zaprojektowane do kontrolowania poziomu kortyzolu podczas noszenia na ciele, dzięki czemu naukowcy mogą gromadzić obiektywne dane ilościowe na temat niektórych chorób związanych ze stresem. To główna zaleta i innowacja naszego urządzenia. Naukowcy mogą czerpać dane w sposób nieinwazyjny, ale precyzyjnie i szybko badać stężenie kortyzolu zawarte w pocie człowieka – tłumaczy Adrian Ionescu, szef Laboratorium Urządzeń Nanoelektronicznych (Nanolab) na Politechnice Federalnej w Lozannie.

Do wykonywania szybkich pomiarów poziomu kortyzolu mogą służyć badania krwi. Jednak jego wykrywalne ilości można również znaleźć w ślinie, moczu i pocie. Zespół naukowców z Nanolab postanowił skupić się na pocie jako płynie do wykrywania i opracował inteligentny czip do noszenia ze zminiaturyzowanym czujnikiem opartym na grafenie.

Grafen jest funkcjonalizowany przez aptamery, które są krótkimi fragmentami jednoniciowego DNA lub RNA mogącymi się wiązać z określonymi związkami. Aptamer ma ładunek ujemny, a gdy wchodzi w kontakt z kortyzolem, natychmiast wychwytuje hormon, powodując zwijanie się pasm i przybliżenie ładunku do powierzchni elektrody. Następnie urządzenie wykrywa ładunek i w ten sposób mierzy stężenie kortyzolu w pocie użytkownika.

– Zespół badawczo-rozwojowy EPFL i Xsensio osiągnął ważny kamień milowy w dziedzinie badań i rozwoju w wykrywaniu hormonu kortyzolu. Z niecierpliwością czekamy na przetestowanie tego nowego czujnika w warunkach szpitalnych i zdobycie nowego wglądu w działanie naszego organizmu – wskazuje Esmeralda Megally, dyrektor generalna Xsensio.

Istnieją mocne dowody na to, że przewlekły stres ma negatywny wpływ na zdrowie ludzi. Otyłość, cukrzyca typu 2, choroby serca, lęk, depresja, syndrom zmęczenia i wypalenie są często związane z dysfunkcjami osi stresu. Pod jego wpływem kora nadnerczy nerki uwalnia kortyzol, zwany hormonem stresu, do krwiobiegu. Uważa się, że zaburzenia wydzielania kortyzolu są głównym czynnikiem w związkach między stresem a zdrowiem. Hormon ten odgrywa ważną rolę w regulacji metabolizmu węglowodanów, dzięki czemu organizm jest odporny na ból i bodźce zewnętrzne, takie jak infekcja czy napięcie psychiczne.

– Kortyzol może być wydzielany pod wpływem impulsu – czujesz się dobrze i nagle dzieje się coś, co powoduje stres, a organizm zaczyna wytwarzać więcej hormonu – tłumaczy Adrian Ionescu. – U ludzi, którzy cierpią na choroby związane ze stresem, rytm okołodobowy jest całkowicie zaburzony. Jeśli organizm wytwarza za dużo lub za mało kortyzolu, może to poważnie zaszkodzić zdrowiu, potencjalnie prowadząc do otyłości, chorób układu krążenia, depresji lub wypalenia.

Poziom kortyzolu w surowicy zachowuje rytm dobowy przez cały dzień, przy czym najwyższy poziom występuje rano, ok. 30 min po przebudzeniu, a najniższy w nocy. Długotrwały stres może zaburzyć ten rytm i skutkować nieprawidłowym wzrostem poziomu hormonu. Chociaż krótkotrwała aktywacja osi podwzgórze – przysadka – nadnercza jest niezbędna w życiu codziennym, to stale wysoki czy niski poziom kortyzolu, jak również zaburzony rytm dobowy, mają wpływ na problemy fizyczne i psychiczne.

– Posiadanie niezawodnego czujnika do noszenia na ciele może pomóc lekarzom w obiektywnej ocenie ilościowej, na przykład, czy pacjent cierpi na depresję lub wypalenie i czy jego leczenie jest skuteczne. Co więcej, lekarze mieliby te informacje w czasie rzeczywistym. Oznaczałoby to duży krok naprzód w zrozumieniu tych chorób – przekonuje Adrian Ionescu, szef Nanolabu.

Inżynierowie przetestowali już swoje urządzenie w laboratorium, a następnym krokiem jest przetestowanie go w warunkach szpitalnych.

– Zespół badawczo-rozwojowy EPFL i Xsensio osiągnął ważny kamień milowy w dziedzinie badań i rozwoju w wykrywaniu hormonu kortyzolu. Z niecierpliwością czekamy na przetestowanie tego nowego czujnika w warunkach szpitalnych i zdobycie nowego wglądu w działanie naszego organizmu – wskazuje Esmeralda Megally.

Chip zostanie przetestowany na osobach z zespołem Cushinga (ich organizm wytwarza zbyt dużo kortyzolu), chorobą Addisona (w której organizm nie wytwarza wystarczającej ilości) i związaną ze stresem otyłością. Badania te nie obejmują pacjentów z chorobami psychicznymi, ale zespół uważa, że ​​czujnik może pomóc lekarzom lepiej je zrozumieć.

– Kolejna faza skupi się na rozwoju produktu, aby przekształcić ten ekscytujący wynalazek w kluczową część naszej platformy wykrywania Lab-on-Skin i zapewnić monitorowanie stresu w urządzeniach do noszenia nowej generacji – zapowiada dyrektor generalna Xsensio.