Przewlekły stres może prowadzić do zwiększonego ciśnienia krwi i chorób sercowo -naczyniowych, zmniejszonej funkcji odporności, depresji i lęku. Niestety, narzędzia, których używamy do monitorowania stresu, są często nieprecyzyjne lub kosztowne, polegając na zgłaszaniu kwestionariuszy i ocenie psychiatrycznych.
Teraz interdyscyplinarny inżynier Tufts i jego zespół opracowali proste urządzenie przy użyciu specjalnie zaprojektowanej nici, które może łatwo i dokładnie mierzyć kortyzol, hormon stresowy w czasie rzeczywistym.
„Zaczęło się we współpracy z kilkoma działami wśród kępek, badając, w jaki sposób stres i inne stany poznawcze wpływają na rozwiązywanie problemów i uczenie się” – powiedział Sameer Sonkusale, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej. „Nie chcieliśmy, aby pomiar stworzył dodatkowe źródło stresu, więc pomyśleliśmy, że możemy zrobić urządzenie wykrywające, które staje się częścią twojej codziennej rutyny? Kortyzol jest markerem stresu występującym w ślinie, więc nici wydawało się naturalnym dopasowaniem do przyjmowania codziennej próbki”.
Ich konstrukcja dentystycznej nici dentystycznej wykrywającej ślinę wygląda jak wspólny zbiór nici, z sznurkiem rozciągającym się na dwóch zębach rozciągających się z płaskiego plastikowego uchwytu, o wielkości palca wskazującego. Ślina jest odbierana przez akcję naczyń włosowatych przez bardzo wąski kanał w flosie. Płyn jest rysowany w uchwycie wybierania i przymocowanej zakładce, gdzie rozprzestrzenia się na elektrodach, które wykrywają kortyzol.
Rozpoznawanie kortyzolu na elektrodach odbywa się dzięki niezwykłej technologii opracowanej prawie 30 lat temu zwanej elektropolimeryzowanymi polimerami molekularnymi (EMIP). Działają podobnie do sposobu, w jaki możesz zrobić gipsę ręki. Wokół cząsteczki szablonu powstaje polimer, w tym przypadku kortyzol, który później jest usuwany, aby pozostawić miejsca wiązania. Miejsca te mają „pamięć” kształtu fizycznego i chemicznego docelowej cząsteczki, aby mogły wiązać wolno płynące cząsteczki, które nadchodzą.
Formy EMIP są wszechstronne, więc można tworzyć czujniki dentystyczne, które wykrywają inne cząsteczki, które można znaleźć w ślinie, takie jak estrogen do śledzenia płodności, glukozę do monitorowania cukrzycy lub markery raka. Istnieje również możliwość wykrywania wielu biomarkerów w ślinie jednocześnie, w celu dokładniejszego monitorowania stresu, chorób sercowo -naczyniowych, raka i innych stanów.
„Podejście EMIP jest zmieniaczem gier” – powiedział Sonkusale. „Biosensory zwykle zostały opracowywane przy użyciu przeciwciał lub innych receptorów, które zbierają interesującą cząsteczkę. Po znalezieniu markera należy dużo pracy w bioinżynierii cząsteczki odbierającej przyłączonej do czujnika. Wyeliminowanie nie polegają na wielu inwestycjach w tworzeniu przeciwciał lub receptorów. czas.”
Dokładność czujników kortyzolu jest porównywalna z najlepiej wydajnymi czujnikami na rynku lub w rozwoju. Wprowadzenie tego urządzenia do domu i w rękach osób bez potrzeby szkolenia umożliwi składanie monitorowania stresu w wielu aspektach opieki zdrowotnej. Obecnie Sonkusale i jego koledzy tworzą startup, aby spróbować wprowadzić produkt na rynek.
Wskazuje, że chociaż czujnik dentystycznych flosów jest ilościowo bardzo dokładny, praktyka śledzenia markerów w ślinie jest najlepsza do monitorowania, a nie do początkowej diagnozy stanu. Dzieje się tak po części dlatego, że markery śliny mogą nadal mieć różnice między jednostkami.
„W przypadku diagnostyki krew jest nadal złotym standardem, ale po zdiagnozowaniu i nakładaniu leków, jeśli chcesz śledzić, powiedzmy, stan sercowo -naczyniowy z czasem, aby sprawdzić, czy twoje zdrowie serca się poprawia, monitorowanie czujnika może być łatwe i pozwala na aktualne interwencje w razie potrzeby”, mówi.
Nowe badania, opublikowane w czasopiśmie ACS Applied Materials and Interfaces, zwiększają szereg innowacji opartych na nić czujników przez Sonkusale i jego zespół badawczy, w tym czujniki, które mogą wykrywać gazy, metabolity w potu lub ruch po osadzeniu się w odzieży i tranzystorach, które można wplecić w elastyczne urządzenia elektroniczne.