Нательный сенсор, определяющий уровень гормонов стресса
Ученые из Южной Кореи и США разработали нательный сенсор Stressomic, который неинвазивно измеряет уровни не только кортизола, но и эпинефрина и норэпинефрина в поту. Прибор протестировали для определения физического стресса при интенсивных тренировках, психологического стресса при просмотре неприятных изображений и для оценки действия «противострессовой» БАД.
Группа ученых из Южной Кореи и США представила нательный сенсор Stressomic, который способен измерять уровень не только кортизола, но и эпинефрина и норэпинефрина в поту. Сенсор Stressomic представляет собой устройство, состоящее из нескольких модулей. Автономный модуль ионофореза c карбахоловыми гидрогелями способствует выделению пота, а микрофлюидный модуль забирает пот в камеры, где происходит детекция гормонов. Всего в сенсоре пять камер детекции. В них находятся графеновые электроды с нанесенными на них золотыми нанодендритами, к которым через белки A и G прикреплены антитела к кортизолу, эпинефрину и норэпинефрину. Анализ осуществляется конкурентным методом: в реакционной смеси также содержатся антигены, меченые метиленовым синим, которые конкурируют за связывание антител с гормонами из образца пота. Сенсор также содержит модули, определяющие ионную силу раствора, pH и температуру — эти данные впоследствии могут использоваться для калибровки сигнала.
Работу сенсора проверили на здоровых добровольцах. В одном из экспериментов измеряли уровень физического стресса после высокоинтенсивной интервальной тренировки на велотренажере. За первые 10 мин такой тренировки у участников возрастал уровень кортизола, что указало на острый стресс, но спустя 40 мин он возвращался в норму. Уровень эпинефрина оставался стабильно низким, а уровень норэпинефрина умеренно повышался, причем этот показатель сильно варьировал у участников.
В другом эксперименте оценивался психологический стресс, который пациенты испытывали при просмотре неприятных изображений из базы данных International Affective Picture System (IAPS). Уровень кортизола при этом незначительно повышался в первые 10 мин и стабилизировался за оставшиеся 40 мин, а уровень эпинефрина не менялся. Уровень норэпинефрина, напротив, постоянно повышался, что может указывать на реакцию на психологические стимулы.
В еще одном эксперименте исследователи оценили, позволяет ли избавиться от стресса БАД, содержащая таурин, гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), теанин и магний. После приема БАД уровень кортизола у участников снижался, уровень эпинефрина оставался стабильным, а уровень норэпинефрина снижался незначительно.
Опираясь на полученные данные, ученые разработали модель на основе машинного обучения, которая может предсказать эмоциональное состояние пациента по уровню гормонов стресса в его поту.
Исследователи считают, что Stressomic может быть полезен как в клинике, так и на дому, ведь он позволяет неинвазивно оценивать уровень стресса. Особенно полезен прибор для работы с пациентами с хроническим стрессом или расстройствами, вызванными стрессом.
Источник: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx6491 (фото опубликовано в статье).
Поделитесь новостью в социальных сетях
