Pagsusuri ng pawis para sa stress: ano ang sinasabi sa amin ng cortisol at adrenaline?

Ang mga inhinyero mula sa Caltech at mga kasamahan ay nagpakita ng "Stressomic," isang malambot, naisusuot na patch ng laboratoryo na sabay na sinusubaybayan ang tatlong pangunahing stress hormone: cortisol, adrenaline, at noradrenaline, gamit ang mga patak ng pawis. Ang device mismo ay nag-uudyok ng pawis sa pamamagitan ng lokal na microcurrent stimulation, naghahatid nito sa pamamagitan ng mga microchannel sa mga mini-reactor, kumukuha ng mga sukat, at wireless na nagpapadala ng data sa isang telepono. Ang lahat ng ito sa tuloy-tuloy na mode. Ang pag-aaral ay na-publish sa journal Science Advances.

Bakit kailangan ito?

Ito ay maginhawa upang masuri ang stress sa pamamagitan ng pulso o mga questionnaire, ngunit ang mga ito ay hindi direktang mga hakbang. Ang biochemistry ay mas tumpak: ang cortisol ay sumasalamin sa mas mahabang tugon ng HPA axis (hypothalamus-pituitary-adrenal glands), at ang adrenaline/noradrenaline ay sumasalamin sa mabilis na paglabas ng sympathetic nervous system ("fight or flight"). Sa katotohanan, ang parehong mga circuit ay magkakaugnay, kaya ang multiplex (ilang mga hormone nang sabay-sabay) at dynamic (sa paglipas ng panahon) ay nagbibigay ng isang mas kumpletong larawan.

Paano ito gumagana sa loob

• Ang patch ay nagpapahiwatig ng lokal na pagpapawis gamit ang iontophoresis sa pamamagitan ng mga hydrogel na may carbachol - lumalabas ang pawis nang walang pagsasanay at stress.
• Susunod, ang mga microfluidics na may mga capillary burst valve ay naghahatid ng pawis sa mga bahagi sa mga silid ng pagsusuri, ang mga reagents ay awtomatikong idinagdag doon, at pagkatapos ay ang silid ay "na-refresh" upang ang mga sensor ay hindi maging oversaturated.
• Ang mga electrodes ay ginawa sa laser-etched graphene na may "golden nano-dendrites": ang gayong magaspang na buhaghag na ibabaw ay nagbibigay ng hypersensitivity hanggang sa mga picomolar na konsentrasyon ng adrenaline/noradrenaline.
• Ang mga sukat mismo ay mga mapagkumpitensyang electrochemical immunoassay na may methylene blue bilang redox label: mas maraming hormone sa sample, mas mahina ang signal.

Ang buong circuit ay idinisenyo para sa mababang ingay, maaaring muling gawin na "pag-alis" na may kompensasyon ng drift at ang impluwensya ng rate ng pagpapawis.

Sinusuri ang katumpakan

Ang mga may-akda ay unang na-calibrate ang mga sensor sa mga solusyon, pagkatapos ay inihambing ang mga pagbabasa sa pawis ng tao sa ELISA (ang laboratoryo na "gold standard") - ang kasunduan ay mabuti. Bilang karagdagan, nagpakita sila ng isang makatwirang koneksyon sa pagitan ng mga antas sa pawis at mga antas sa serum ng dugo (mga ugnayan sa dose-dosenang mga sample).

Ano ang nakita mo sa mga tao?

Ang patch ay sinubukan sa tatlong mga sitwasyon:

1. Pisikal na stress (HIIT): mabilis na pagtaas ng adrenaline/noradrenaline at mas mabagal na alon ng cortisol.
2. Emosyonal na stress (pagtingin sa validated na set ng imahe ng IAPS): mas malinaw na kontribusyon ng "mabilis" na mga catecholamine sa mababang kabuuang pagpapawis - eksakto kung saan hindi palaging maaasahan ang pulso/GSR.
3. Pharmacological/nutritional modulation (“supplementation” sa artikulo): ang profile ng hormone ay mahuhulaan na nagbabago, na nagpapakita ng pagiging angkop ng system para sa pagtatasa ng mga epekto ng mga interbensyon.
4. Ang pangunahing tampok ay ang iba't ibang oras na "pirma" ng tatlong mga hormone: sa pamamagitan ng hugis ng mga kurba, ang isa ay maaaring makilala sa pagitan ng isang talamak at isang mas matagal na pagtugon sa stress at ang kanilang "roll call" sa pagitan ng sympathetic at HPA axis.

Paano ito mas mahusay kaysa sa cortisol lamang?

Cortisol lamang ay makaligtaan ang maikling pagsabog ng stress; Ang mga catecholamines lamang ay hindi magsasabi sa iyo tungkol sa talamak na stress. Ang magkasanib na tuluy-tuloy na profile ay sumasaklaw sa parehong mga gawain, at nagbibigay-daan din sa iyong makakita ng maladaptive na mga tugon (halimbawa, kapag ang mga catecholamines ay "apoy" at ang tugon ng cortisol ay naantala, o kabaliktaran).

Mga limitasyon na dapat tandaan

• Isa itong pag-aaral sa engineering: hindi isang medikal na aparato sa merkado o isang diagnostic tool para sa mga karamdaman sa pagkabalisa/burnout.
• Ang pawis ay isang kumplikadong matrix: ang rate ng pagtatago, temperatura ng balat, pH, komposisyon ay maaaring makaapekto sa signal. Isinasaalang-alang ng mga may-akda ang mga ito nang nakabubuo, ngunit nauuna pa rin ang klinikal na pagpapatunay.
• Ang kaugnayan sa pagitan ng mga antas ng pawis at kondisyon ng katawan ay nakumpirma sa mga limitadong sample; mas mahaba at mas magkakaibang pag-aaral ang kailangan para sa klinikal na paggamit.

Mga komento ng mga may-akda

• J. Tu (pangunahing may-akda): "Ipinakita namin sa unang pagkakataon na ang maraming mga hormone na may kaugnayan sa stress ay maaaring basahin nang sabay-sabay at tuluy-tuloy mula sa pawis, sa halip na isang marker lamang. Ito ay nagdudulot ng stress monitoring na mas malapit sa totoong pisyolohiya ng tao."
• Wei Gao (kaugnay na may-akda): "Ang katotohanang gumagana ang skin device na ito sa totoong oras at walang mga karayom ay nagbubukas ng daan sa personal na pagsubaybay sa mga psychophysiological na estado - mula sa pamamahala ng stress hanggang sa pagtatasa ng pagiging epektibo ng therapy."
• Electronics/Signals Engineer: Gumawa kami ng pagpoproseso ng signal sa gilid mismo ng device: pag-filter ng ingay, pag-calibrate ng daloy ng pawis, at conversion ng signal sa mga real-time na biomarker. Ginagawa nitong independyente ang patch sa mga nakapirming kagamitan at angkop para sa pang-araw-araw na pagsusuot.
• Clinical co-author (endocrinology): Ang pangunahing bagong bagay ay ang sabay-sabay na pagbabasa ng "mabilis" na mga hormone (epinephrine/norepinephrine) at "mabagal" na cortisol. Ang kanilang pinagsamang profile ay mas mahusay na sumasalamin sa stress physiology kaysa sa alinman sa solong marker, at ito ay mahalaga para sa pagbibigay-kahulugan ng data sa mga tao.
• Microfluidics Specialist: Nakamit namin ang matatag na operasyon na may mababang dami ng pawis at paggalaw ng gumagamit. Ang mga channel ay self-filling, at ang mga sensor ay awtomatikong nagbabayad para sa rate ng pawis upang ang mga konsentrasyon ay tama at hindi "diluted".
• Algorithm/AI Developer: Isinasaalang-alang ng modelo ang mga indibidwal na baseline at sinanay upang makilala ang physiological stress mula sa mga artifact gaya ng init o ehersisyo. Ginagawa nitong mas kapaki-pakinabang ang signal sa "pag-uugali".
• Project Manager: Ito ay hindi isang medikal na diagnosis out of the box, ngunit isang platform. Ang mga susunod na hakbang ay mas mahahabang pag-aaral na naisusuot, pagkakalibrate para sa iba't ibang pangkat ng user at, kung kinakailangan, patungo sa klinikal na pagpapatunay para sa mga partikular na sitwasyon - mula sa sports hanggang sa pagsubaybay sa stress sa trabaho.

Ano pa ang maibibigay nito?

Personal na pagsubaybay sa stress (sports, shift work, piloto/doktor), pagtatasa ng psychotherapy at pagiging epektibo ng pagsasanay, mas matalinong mga nasusuot, maagang pagtuklas ng mga nakakapinsalang pattern ng pagtugon sa stress. At sa pananaliksik, isang bagong tool upang i-dissect ang stress biology sa natural na mga kaliskis ng oras.