ساعت هوشمندی که استرس را تشخیص می دهد

بدن انسان با تولید هورمونی به نام کورتیزول به استرس از نوع روزانه تا شدید آن واکنش نشان می‌دهد.

به گزارش news-medical؛ تا به امروز، اندازه گیری کورتیزول به عنوان راهی برای شناسایی بالقوه بیماری‌هایی مانند افسردگی و استرس پس از سانحه که در آن‌ها سطوح هورمون افزایش می‌یابد، غیرعملی بود. سطوح کورتیزول به طور سنتی از طریق نمونه‌های خون توسط آزمایشگاه‌های حرفه‌ای ارزیابی می‌شود و در حالی که این اندازه‌گیری‌ها می‌توانند برای تشخیص بیماری‌های خاص مفید باشند، اما نمی‌توانند تغییرات سطح کورتیزول را در طول زمان ثبت کنند.

ساخت ساعتی برای سنجش سطح کورتیزول

اکنون، یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه UCLA دستگاهی ساخته اند که می‌تواند گام بزرگی رو به جلو باشد: ساعت هوشمندی که سطح کورتیزول موجود در عرق را به طور دقیق، غیر تهاجمی و در لحظه ارزیابی می‌کند. این فناوری می‌تواند توانایی اندازه گیری یک شاخص بیوشیمیایی مهم استرس و واکنش نشان دادن به آن را برای کاربر فراهم کند.

آن اندروز، استاد روانپزشکی و علوم زیستی رفتاری UCLA در این باره گفت: "من پیش بینی می‌کنم که توانایی نظارت بر تغییرات کورتیزول از نزدیک در طول زمان، برای افراد مبتلا به اختلالات روانپزشکی بسیار سودمند باشد. آن‌ها ممکن است بتوانند از مشکلی که ممکن است رخ دهد، مطلع شوند یا تغییرات الگو‌های شخصی را تحت نظر داشته باشند."

به گفته سام امامی نژاد، دانشیار مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی UCLA Samueli و یکی از اعضای CNSI، کورتیزول برای اندازه گیری از طریق عرق بسیار مناسب است. با ردیابی کورتیزول در عرق، می‌توان با کمک یک گجت پوشیدنی روی چنین تغییراتی نظارت داشت، همانطور که قبلا برای مولکول‌های کوچک دیگر مانند متابولیت‌ها و مواد دارویی نیز دیده بودیم. کورتیزول به دلیل اندازه مولکولی کوچکش با غلظتی در عرق منتشر می‌شود که دقیقاً سطوح در گردش آن را منعکس می‌کند. این فناوری مبتنی بر کار‌های قبلی امامی نژاد، آن اندروز و تیم‌های تحقیقاتی UCLA است.

ساز و کار ساعت هوشمند جدید

در این ساعت هوشمند جدید، یک نوار از چسبی مخصوص، حجم بسیار کمی از عرق را جمع‌آوری می‌کند. یک حسگر متصل به آن، کورتیزول را با استفاده از رشته‌های مهندسی شده DNA به نام آپتامر‌ها شناسایی می‌کند که به گونه‌ای طراحی شده اند تا یک مولکول کورتیزول در هر آپتامر، مانند یک کلید متناسب با قفل قرار بگیرد. هنگامی که کورتیزول متصل می‌شود، آپتامر تغییر شکل می‌دهد، به گونه‌ای که میدان‌های الکتریکی در سطح ترانزیستور را تغییر می‌دهد.

این اختراع همراه با یک مطالعه در سال ۲۰۲۱ انجام شد و توانایی اندازه گیری مواد شیمیایی کلیدی در مغز را با استفاده از کاوشگر‌ها نشان داد، نقطه اوج جستجوی علمی بلندمدت برای اندروز است. او در بیش از ۲۰ سال اخیر، تلاش‌هایی را برای نظارت بر مولکول‌هایی مانند سروتونین که یک پیام رسان شیمیایی مرتبط با تنظیم خلق و خو در مغز موجودات زنده به حساب می‌آید، تلاش کرده است. در سال ۱۹۹۹، او پیشنهاد استفاده از اسید‌های نوکلئیک به جای پروتئین را داد تا از آن‌ها برای شناسایی مولکول‌های خاص استفاده شود.

امامی نژاد چشم انداز نظارت همه جانبه بر سلامت شخصی را در نظر داشته است. آزمایشگاه او پیشگام ساخت دستگاه‌های پوشیدنی با حسگر‌های زیستی است که سطوح مولکول‌های خاصی را ردیابی می‌کنند. او معتقد است که ما در حال ورود به دوران نظارت مستقیم هستیم، دورانی که به جای مراجعه به پزشک برای معاینه، اساساً پزشک همیشه همراه ما است. داده‌ها جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل می‌شوند و به ما بازخوردی در لحظه برای بهبود سلامت و رفاه می‌دهند.

لایه چسبی که تعریق بدن را تجزیه می کند

آزمایشگاه امامی نژاد قبلاً نشان داده بود که یک نسخه یکبار مصرف از لایه چسب ویژه، ساعت‌های هوشمند را قادر می‌سازد تا مواد شیمیایی حاصل از عرق را تجزیه و تحلیل کنند. مطالعات قبلی نشان داد که حسگر‌های ساخته شده توسط گروه امامی نژاد می‌توانند برای تشخیص بیماری‌هایی مانند فیبروز کیستیک و شخصی سازی درمان مفید باشند.

یک چالش در استفاده از سطوح کورتیزول برای تشخیص افسردگی و سایر اختلالات این است که سطوح این هورمون می‌تواند از فردی به فرد دیگر بسیار متفاوت باشد؛ بنابراین پزشکان نمی‌توانند از هر نوع اندازه گیری، اطلاعات بسیاری را کسب کنند، اما پژوهشگران پیش‌ بینی می‌کنند که ردیابی سطوح کورتیزول یک فرد در طول زمان با استفاده از ساعت هوشمند ممکن است کاربران و پزشکان آن‌ها را نسبت به تغییراتی که می‌توانند از نظر بالینی برای تشخیص یا نظارت بر اثرات درمان مهم باشند، آگاه کند.