Test de transpirație pentru stres: ce ne spun cortizolul și adrenalina?

Inginerii de la Caltech și colegii săi au demonstrat „Stressomic”, un plasture de laborator moale, purtabil, care monitorizează simultan trei hormoni cheie ai stresului: cortizol, adrenalină și noradrenalină, folosind picături de transpirație. Dispozitivul în sine induce transpirația prin stimulare locală cu microcurent, o livrează prin microcanale către mini-reactoare, efectuează măsurători și trimite datele fără fir către un telefon. Toate acestea în mod continuu. Studiul a fost publicat în revista Science Advances.

De ce este necesar acest lucru?

Este convenabil să se evalueze stresul prin puls sau chestionare, dar acestea sunt măsurători indirecte. Biochimia este mai precisă: cortizolul reflectă un răspuns mai lung al axei HPA (hipotalamus-hipofiză-glandele suprarenale), iar adrenalina/noradrenalina reflectă o eliberare rapidă a sistemului nervos simpatic („luptă sau fugi”). În realitate, ambele circuite sunt interconectate, astfel încât măsurarea multiplexă (mai mulți hormoni simultan) și dinamică (în timp) oferă o imagine mult mai completă.

Cum funcționează în interior

• Plasturele induce transpirație locală folosind iontoforeza prin hidrogeluri cu carbacol - transpirația apare fără antrenament și stres.
• Apoi, microfluidica cu valve capilare de rupere livrează transpirația în porții în camerele de analiză, reactivii sunt adăugați automat acolo, iar apoi camera este „reîmprospătată” astfel încât senzorii să nu se suprasatureze.
• Electrozii sunt realizați pe grafen gravat cu laser cu „nano-dendrite aurii”: o astfel de suprafață rugoasă și poroasă creează hipersensibilitate până la concentrații picomolare de adrenalină/noradrenalină.
• Măsurătorile în sine sunt teste imunochimice competitive cu albastru de metilen ca marcaj redox: cu cât este mai mult hormon în probă, cu atât semnalul este mai slab.

Întregul circuit este proiectat pentru „decolări” reproductibile și cu zgomot redus, cu compensare a derivei și influența ratei de transpirație.

Verificarea preciziei

Autorii au calibrat mai întâi senzorii pe soluții, apoi au comparat citirile obținute pe transpirația umană cu ELISA („standardul de aur” de laborator) - concordanța este bună. În plus, au demonstrat o legătură rezonabilă între nivelurile din transpirație și nivelurile din serul sanguin (corelații pe zeci de probe).

Ce ai văzut la oameni?

Patch-ul a fost testat în trei scenarii:

1. Stres fizic (HIIT): vârfuri rapide de adrenalină/noradrenalină și un val mai lent de cortizol.
2. Stres emoțional (vizualizarea setului de imagini IAPS validat): contribuție mai pronunțată a catecolaminelor „rapide” la transpirație totală scăzută - exact acolo unde pulsul/GSR nu este întotdeauna fiabil.
3. Modulare farmacologică/nutrițională („suplimentare” în articol): profilul hormonal se modifică previzibil, ceea ce demonstrează adecvarea sistemului pentru evaluarea efectelor intervențiilor.
4. Principala caracteristică o reprezintă „semnăturile” temporale diferite ale celor trei hormoni: după forma curbelor, se poate distinge între un răspuns la stres acut și unul mai prelungit și „apelul” lor între axa simpatică și cea HPA.

Cum este asta mai bun decât cortizolul singur?

Cortizolul singur va evita izbucnirile scurte de stres; catecolaminele singure nu vă vor spune nimic despre stresul cronic. Un profil continuu comun acoperă ambele sarcini și vă permite, de asemenea, să observați răspunsuri maladaptative (de exemplu, când catecolaminele „se declanșează” și răspunsul cortizolului este întârziat sau invers).

Limitări de reținut

• Acesta este un studiu de inginerie: nu un dispozitiv medical de pe piață sau un instrument de diagnosticare pentru tulburările de anxietate/epuizare profesională.
• Transpirația este o matrice complexă: rata de secreție, temperatura pielii, pH-ul, compoziția pot afecta semnalul. Autorii le iau în considerare constructiv, dar validarea clinică este încă în curs de desfășurare.
• Relația dintre nivelurile de transpirație și starea corporală a fost confirmată în eșantioane limitate; sunt necesare studii mai lungi și mai diverse pentru utilizarea clinică.

Comentariile autorilor

• J. Tu (autor principal): „Am demonstrat pentru prima dată că mai mulți hormoni legați de stres pot fi citiți simultan și continuu din transpirație, în loc să folosim un singur marker. Acest lucru apropie monitorizarea stresului de fiziologia umană reală.”
• Wei Gao (autor corespondent): „Faptul că acest dispozitiv cutanat funcționează în timp real și fără ace deschide calea către monitorizarea personală a stărilor psihofiziologice - de la gestionarea stresului până la evaluarea eficacității terapiei.”
• Inginer electronic/semnale: Am integrat procesarea semnalelor chiar la marginea dispozitivului: filtrarea zgomotului, calibrarea fluxului de transpirație și conversia semnalelor în biomarkeri în timp real. Acest lucru face ca plasturele să fie independent de echipamentele fixe și potrivit pentru purtarea zilnică.
• Coautor clinic (endocrinologie): Noutatea cheie este citirea simultană a hormonilor „rapizi” (epinefrină/norepinefrină) și a cortizolului „lent”. Profilul lor combinat reflectă mai bine fiziologia stresului decât oricare dintre markeri individuali, iar acest lucru este important pentru interpretarea datelor la om.
• Specialist în microfluidică: Am obținut o funcționare stabilă cu volume reduse de transpirație și mișcare a utilizatorului. Canalele se auto-umplu, iar senzorii compensează automat rata de transpirație, astfel încât concentrațiile să fie corecte și nu „diluate”.
• Dezvoltator de algoritmi/IA: Modelul ia în considerare valorile de referință individuale și este antrenat să distingă stresul fiziologic de artefacte precum căldura sau exercițiile fizice. Acest lucru face ca semnalul să fie mai util din punct de vedere „comportamental”.
• Manager de proiect: Acesta nu este un diagnostic medical gata de utilizare, ci o platformă. Următorii pași sunt studii mai lungi despre dispozitive portabile, calibrare pentru diferite grupuri de utilizatori și, dacă este necesar, trecerea la validarea clinică pentru scenarii specifice - de la sport la monitorizarea stresului la locul de muncă.

Ce poate oferi asta în plus?

Monitorizarea stresului personal (sport, muncă în ture, piloți/medici), evaluarea eficacității psihoterapiei și a antrenamentului, dispozitive portabile inteligente, detectarea timpurie a tiparelor dăunătoare de răspuns la stres. Și în cercetare, un nou instrument pentru a analiza biologia stresului pe scale de timp naturale.