Se qualcuno ti chiedesse in questo momento quanto sei stressato, cosa vorresti dire? Un po? Molto? Non lo sai?

Sono tutte risposte valide, ma non sono particolarmente utili ai ricercatori e ai professionisti medici perché sono soggettivi e non facilmente quantificabili. Ciò nonostante, al posto di un metodo migliore per misurare lo stress, il metodo comune per anni è consistito in un questionario sullo stress. La principale alternativa al questionario, un esame del sangue, può fornire dati quantitativi ma richiede un professionista qualificato per prelevare il sangue, e lo stress della procedura stessa - essere perforato con un grosso ago - può distorcere i risultati di molte persone.

Ma qualcosa di meglio potrebbe essere proprio dietro l'angolo.

Wei Gao, assistente professore di ingegneria medica al Caltech, ha prodotto un sensore di sudore wireless in grado di rilevare con precisione i livelli di cortisolo, un composto naturale comunemente considerato l'ormone dello stress del corpo. In un nuovo articolo apparso sulla rivista Matter, Gao e i suoi colleghi ricercatori mostrano come hanno progettato e realizzato il dispositivo producibile in serie e come funziona, e dimostrare che è efficace nel rilevare i livelli di cortisolo quasi in tempo reale.

Lo sviluppo di un dispositivo economico e preciso per misurare il cortisolo potrebbe consentire un monitoraggio più diffuso e più facile dello stress ma anche di altre condizioni tra cui l'ansia, disturbo post traumatico da stress, e depressione, tutte correlate con i cambiamenti nei livelli di cortisolo.

Il sensore sviluppato da Gao è preparato utilizzando un approccio simile a un altro sensore del sudore creato di recente in grado di misurare il livello di acido urico nel sangue, utile per monitorare condizioni come le malattie cardiovascolari, diabete, o malattie renali. Quel sensore di sudore, e quello nuovo che Gao e il suo team hanno creato, sono entrambi fatti di grafene, una forma simile a un foglio di carbonio. Un foglio di plastica viene inciso con un laser per generare una struttura di grafene 3D con minuscoli pori in cui è possibile analizzare il sudore. Quei pori creano una grande quantità di superficie nel sensore, il che lo rende abbastanza sensibile da rilevare composti che sono presenti solo in quantità molto piccole nel sudore. Nel nuovo sensore, quei piccoli pori sono accoppiati con un anticorpo, un tipo di molecola del sistema immunitario, particolarmente sensibile al cortisolo, permettendo così di rilevare il composto.

Il sensore è stato testato in due modi diversi. In una prova, il sudore di un volontario è stato analizzato per un periodo di sei giorni, e sono stati raccolti dati che rappresentano i livelli di cortisolo. In un individuo sano, i livelli di cortisolo aumentano e diminuiscono durante il ciclo giornaliero. I livelli raggiungono il picco subito dopo che un individuo si sveglia ogni mattina e diminuiscono durante il giorno, e questo è esattamente ciò che il sensore ha rilevato.

Gao afferma che questa è la prima dimostrazione di un sensore in grado di monitorare in modo non invasivo la fluttuazione giornaliera del cortisolo, aggiungendo che il monitoraggio del ciclo quotidiano di cortisolo di un paziente potrebbe rivelare la presenza di condizioni di salute mentale.

"I pazienti con depressione hanno un diverso modello circadiano di cortisolo rispetto agli individui sani, " dice. "Con i pazienti con PTSD, è un'altra cosa diversa".

Nell'altra prova, i cambiamenti nei livelli di cortisolo sono stati registrati mentre si verificavano in risposta a un fattore di stress acuto. Questo è stato fatto attraverso due esperimenti. Nel primo, ai soggetti del test è stato chiesto di eseguire esercizi aerobici, perché è noto che l'esercizio intenso provoca un forte aumento del cortisolo. Nel secondo esperimento, ai soggetti del test è stato chiesto di immergere le mani in acqua ghiacciata, un fattore di stress sufficiente a provocare il rilascio di cortisolo. In entrambi gli esperimenti, i sensori hanno rilevato immediatamente l'aumento dei livelli di cortisolo.

"Il nostro tempo di analisi potrebbe essere solo di pochi minuti, " Gao dice. "In genere, un esame del sangue richiede almeno una o due ore e richiede un prelievo di sangue che induce stress. Per il monitoraggio dello stress, il tempo è molto importante".

Sebbene il sensore di Gao possa trovare molti usi nelle tipiche applicazioni mediche qui sulla Terra, è anche in fase di controllo per potenziali applicazioni fuori dal mondo. In ottobre, La NASA ha annunciato che Gao è uno dei sei ricercatori selezionati per partecipare a studi sulla salute degli esseri umani nelle missioni nello spazio profondo. Gao riceverà finanziamenti per sviluppare la tecnologia dei sensori in un sistema per monitorare lo stress e l'ansia degli astronauti come parte del programma, che è amministrato dal Translational Research Institute for Space Health (TRISH).

"Miriamo a sviluppare un sistema indossabile in grado di raccogliere dati multimodali, comprese informazioni sui segni vitali e sui biomarcatori molecolari, per ottenere la classificazione accurata per lo stress e l'ansia dello spazio profondo, " dice Gao.

Il documento che descrive il sensore e le scoperte di Gao, intitolato, "Indagine sulla dinamica del cortisolo nel sudore umano utilizzando un sistema wireless mHealth basato sul grafene, " appare online il 26 febbraio e in stampa nel numero di aprile di Questione .