Kronisk stress kan føre til øget blodtryk og hjerte -kar -sygdomme, nedsat immunfunktion, depression og angst. Desværre er de værktøjer, vi bruger til at overvåge stress, ofte upræcise eller dyre, idet de er afhængige af selvrapporterende spørgeskemaer og psykiatriske evalueringer.
Nu har en Tufts tværfaglig ingeniør og hans team udtænkt en simpel enhed ved hjælp af specielt designet tandtråd, der let og nøjagtigt kan måle cortisol, et stresshormon, i realtid. Arbejdet offentliggøres i tidsskriftet ACS -anvendte materialer og grænseflader.
“Det startede i et samarbejde med flere afdelinger på tværs af Tufts, hvor han undersøgte, hvordan stress og andre kognitive stater påvirker problemløsning og læring,” sagde Sameer Sonkusale, professor i elektrisk og computerteknik.
“Vi ønskede ikke, at måling skulle skabe en ekstra kilde til stress, så vi tænkte, kan vi lave en sansende enhed, der bliver en del af din daglige rutine? Cortisol er en stressmarkør, der findes i spyt, så tandtråd virkede som en naturlig pasform til at tage en daglig prøve.”
Deres design af en spyt-sensende tandtråd ligner en fælles floss-pluk, med strengen strækket over to spidser, der strækker sig fra et fladt plasthåndtag, alt om størrelsen på din pegefinger. Spyten hentes af kapillærvirkning gennem en meget smal kanal i tandtråd. Væsken trækkes ind i plukhåndtaget og en fastgjort fane, hvor den spreder sig over elektroder, der detekterer cortisol.
Cortisol -genkendelse på elektroderne opnås med en bemærkelsesværdig teknologi udviklet for næsten 30 år siden kaldet elektropolymeriserede molekylærprægede polymerer (EMIPS). De arbejder på samme måde som den måde, du kan lave en gipsstøbning af din hånd.
En polymer dannes omkring et skabelonmolekyle, i dette tilfælde cortisol, som senere fjernes for at efterlade bindingssteder. Disse steder har en fysisk og kemisk form “hukommelse” af målmolekylet, så de kan binde fritflydende molekyler, der kommer ind.
Emipformene er alsidige, så man kan skabe tandtrådsensorer, der registrerer andre molekyler, der kan findes i spyt, såsom østrogen til fertilitetssporing, glukose til diabetesovervågning eller markører for kræft. Der er også potentialet til at detektere flere biomarkører i spyt på samme tid til mere nøjagtig overvågning af stress, hjerte -kar -sygdom, kræft og andre tilstande.
“Emip -tilgangen er en spilskifter,” sagde Sonkusale. “Biosensorer er typisk blevet udviklet ved hjælp af antistoffer eller andre receptorer, der henter molekylet af interesse.
“Når en markør er fundet, skal en masse arbejde gå i bioingeniøring af det modtagende molekyle, der er knyttet til sensoren. Emip er ikke afhængig af en masse investeringer i at fremstille antistoffer eller receptorer. Hvis du opdager en ny markør for stress eller enhver anden sygdom eller tilstand, kan du bare oprette en polymerstøbning i en meget kort periode.”
Nøjagtigheden af cortisolsensorerne kan sammenlignes med de bedst presterende sensorer på markedet eller under udvikling. At bringe denne enhed ind i hjemmet og ind i enkeltpersoners hænder uden behov for træning vil gøre det muligt at folde stressovervågning til mange aspekter af sundhedsvæsenet. I øjeblikket skaber Sonkusale og hans kolleger en opstart for at prøve at bringe produktet på markedet.
Han påpeger, at selvom tandtrådsensoren er kvantitativt meget nøjagtig, er praksis med at spore markører i spyt bedst til overvågning, ikke til den indledende diagnose af en tilstand. Det er delvis fordi spytmarkører stadig kan have variationer mellem individer.
“For diagnostik er blod stadig guldstandarden, men når du først er diagnosticeret og sat på medicin, hvis du har brug for at spore, siger, en kardiovaskulær tilstand over tid for at se, om dit hjertesundhed forbedres, kan overvågning med sensoren være let og giver mulighed for rettidige interventioner, når det er nødvendigt,” siger han.
Den nye forskning tilføjer en række trådbaserede sensorinnovationer af Sonkusale og hans forskerteam, herunder sensorer, der kan detektere gasser, metabolitter i sved eller bevægelse, når de er indlejret i tøj og transistorer, der kan væves i fleksible elektroniske enheder.