Bærbar enhed måler kortisol i sved

Hormonet kortisol stiger og falder naturligt i løbet af dagen og kan stige som reaktion på stress, men nuværende metoder til måling af kortisolniveauer kræver, at man venter flere dage på resultater fra et laboratorium. På det tidspunkt, hvor en person lærer resultaterne af en kortisoltest - som kan informere behandling for visse medicinske tilstande - er det sandsynligvis anderledes end da testen blev taget.

Nu, en gruppe ledet af materialeforsker Alberto Salleo ved Stanford University har skabt et elastisk plaster, der påføres direkte på huden, transporterer sved og vurderer, hvor meget kortisol en person producerer. Et papir om den bærbare sensor blev offentliggjort den 20. juli i Videnskabens fremskridt .

"Vi er især interesserede i svedføling, fordi det tilbyder ikke-invasiv og kontinuerlig overvågning af forskellige biomarkører for en række fysiologiske tilstande, " sagde Onur Parlak, en postdoktor i Salleo-laboratoriet og hovedforfatter af papiret. "Dette tilbyder en ny tilgang til tidlig påvisning af forskellige sygdomme og evaluering af sportspræstationer."

Kliniske tests, der måler kortisol, giver en objektiv målestok for følelsesmæssig eller fysisk stress hos forskningsemner og kan hjælpe læger med at fortælle, om en patients binyre eller hypofyse fungerer korrekt. Hvis prototypeversionen af ​​den bærbare enhed bliver en realitet, det kunne give folk med ubalance mulighed for at overvåge deres eget niveau derhjemme.

En hurtig arbejdende test som denne kunne også afsløre den følelsesmæssige tilstand hos unge – selv ikke-verbale – børn, som måske ellers ikke kan kommunikere, at de føler stress.

Kortisol-udfordringen

Parlak kom for at arbejde med Salleo, som er lektor i materialevidenskab og teknik, har til hensigt at udvikle bærbare teknologier. Mens han diskuterede Parlaks arbejde på en konference, nogen foreslog Salleo, at det ville være fantastisk, hvis en sensor kunne måle kortisol. Cortisol udgør en særlig udfordring for biosensorer som den, Parlak udviklede, fordi disse sensorer registrerer et molekyles positive eller negative ladning - og cortisol har ingen ladning.

For at overkomme denne udfordring, Parlak byggede sin stretchy, rektangulær sensor omkring en membran, der specifikt kun binder til kortisol. sidder fast på huden, den suger sved passivt ind gennem huller i bunden af ​​plasteret. Sveden samler sig i et reservoir, som toppes af den kortisolfølsomme membran. ladede ioner som natrium eller kalium, findes også i sved, passere gennem membranen, medmindre de er blokeret af kortisol. Det er de sikkerhedskopierede ladede ioner, sensoren registrerer, ikke selve kortisolet. Oven i alt dette er et vandtæt lag, der beskytter plasteret mod forurening.

"Jeg bliver altid begejstret for en enhed, men det svedopsamlingssystem, som Onur udtænkte, er virkelig smart, " sagde Salleo. "Uden nogen aktiv mikrofluidika, han er i stand til at samle nok sved til at udføre målingerne."

Alt hvad en bruger behøver for at se kortisolniveauer er at svede (nok til at glimte), påfør patchen og tilslut den til en enhed til analyse, hvilket giver resultater på få sekunder. I fremtiden, forskerne håber, at sensoren kan være en del af et fuldt integreret system.

Optimering og diversificering

Parlak viste først, at enheden målte op til guldstandarden klinisk test i laboratoriet, så gav det en prøve i den virkelige verden. Han spændte sine løbesko på og rekrutterede to frivillige, som alle løb i 20 minutter med plastrene på armene. I både laboratoriet og den virkelige verden test, resultaterne lignede guldstandarden.

Indtil nu, sensoren ser ud til at fungere som designet. Men forskerne ønsker at gøre det mere pålideligt og præcist, og sørg også for, at den kan genbruges. Prototypen ser ud til at virke flere gange, så længe den ikke er mættet med sved. I fremtiden, de kan prøve kortisolsensoren på spyt, hvilket ville undgå, at patienterne skulle svede.

Forskerne, i håb om at drage fordel af deres generaliserbare design, er også ved at finde ud af, hvilken biomarkør de måske vil studere næste gang. Til sidst, målet ville være at have en enhed, der måler flere biomarkører på én gang, hvilket ville give et klarere og mere individualiseret billede af, hvad der foregår i en persons krop.