L'ormone cortisolo sale e scende naturalmente durante il giorno e può aumentare in risposta allo stress, ma i metodi attuali per misurare i livelli di cortisolo richiedono di attendere diversi giorni per i risultati di un laboratorio. Nel momento in cui una persona apprende i risultati di un test del cortisolo, che può informare il trattamento per determinate condizioni mediche, è probabilmente diverso da quando è stato eseguito il test.

Ora, un gruppo guidato dallo scienziato dei materiali Alberto Salleo della Stanford University ha creato una toppa elastica che, applicato direttamente sulla pelle, assorbe il sudore e valuta la quantità di cortisolo prodotta da una persona. Un articolo sul sensore indossabile è stato pubblicato il 20 luglio in Progressi scientifici .

"Siamo particolarmente interessati al rilevamento del sudore, perché offre un monitoraggio non invasivo e continuo di vari biomarcatori per una serie di condizioni fisiologiche, " ha detto Onur Parlak, uno studioso post-dottorato nel laboratorio Salleo e autore principale del documento. "Questo offre un nuovo approccio per la diagnosi precoce di varie malattie e la valutazione delle prestazioni sportive".

I test clinici che misurano il cortisolo forniscono un indicatore oggettivo dello stress emotivo o fisico nei soggetti di ricerca e possono aiutare i medici a stabilire se la ghiandola surrenale o pituitaria di un paziente funziona correttamente. Se la versione prototipo del dispositivo indossabile diventa realtà, potrebbe consentire alle persone con uno squilibrio di monitorare i propri livelli a casa.

Un test veloce come questo potrebbe anche rivelare lo stato emotivo dei bambini piccoli, anche non verbali, che altrimenti non sarebbero in grado di comunicare che provano stress.

La sfida al cortisolo

Parlak è venuto a lavorare con Salleo, che è professore associato di scienza e ingegneria dei materiali, con l'intenzione di sviluppare tecnologie indossabili. Discutendo del lavoro di Parlak a una conferenza, qualcuno ha suggerito a Salleo che sarebbe fantastico se un sensore potesse misurare il cortisolo. Il cortisolo rappresenta una sfida speciale per i biosensori come quello che Parlak stava sviluppando perché questi sensori rilevano la carica positiva o negativa di una molecola e il cortisolo non ha carica.

Per vincere questa sfida, Parlak ha costruito il suo elastico, sensore rettangolare attorno a una membrana che si lega specificamente solo al cortisolo. Attaccato alla pelle, aspira passivamente il sudore attraverso i fori nella parte inferiore del cerotto. Le pozze di sudore in un serbatoio, che è sormontato dalla membrana sensibile al cortisolo. Ioni carichi come sodio o potassio, si trova anche nel sudore, passano attraverso la membrana a meno che non siano bloccati dal cortisolo. Sono gli ioni caricati di backup che il sensore rileva, non il cortisolo stesso. In cima a tutto questo c'è uno strato impermeabile che protegge il cerotto dalla contaminazione.

"Sono sempre entusiasta di un dispositivo, ma il sistema di raccolta del sudore ideato da Onur è davvero intelligente, " Disse Salleo. "Senza microfluidica attiva, è in grado di raccogliere abbastanza sudore per fare le misurazioni."

Tutto ciò di cui un utente ha bisogno per vedere i livelli di cortisolo è sudare (abbastanza per brillare), applicare la patch e collegarla a un dispositivo per l'analisi, che dà risultati in pochi secondi. Nel futuro, i ricercatori sperano che il sensore possa far parte di un sistema completamente integrato.

Ottimizzare e diversificare

Parlak ha mostrato per la prima volta che il dispositivo è stato all'altezza del test clinico gold standard in laboratorio, poi ha dato un test del mondo reale. Si allacciò le scarpe da corsa e reclutò due volontari, che hanno corso tutti per 20 minuti con i cerotti sulle braccia. Sia nei test di laboratorio che nel mondo reale, i risultati erano simili al gold standard.

Finora, il sensore sembra funzionare come previsto. Ma i ricercatori vogliono renderlo più affidabile e preciso, e assicurati anche che sia riutilizzabile. Il prototipo sembra funzionare più volte finché non è saturo di sudore. Nel futuro, possono provare il sensore di cortisolo sulla saliva, che eviterebbe ai pazienti di dover sudare.

I ricercatori, sperando di trarre vantaggio dal loro design generalizzabile, stanno anche scoprendo quale biomarcatore potrebbero voler studiare in seguito. Infine, l'obiettivo sarebbe avere un dispositivo che misuri diversi biomarcatori contemporaneamente, che darebbe un'immagine più chiara e più individualizzata di ciò che sta accadendo nel corpo di una persona.