Hormonet kortisol stiger och faller naturligt under dagen och kan öka som svar på stress, men nuvarande metoder för att mäta kortisolnivåer kräver att man väntar flera dagar på resultat från ett labb. När en person lär sig resultatet av ett kortisoltest - vilket kan informera behandling för vissa medicinska tillstånd - är det troligtvis annorlunda än när testet togs.

Nu, en grupp ledd av materialvetaren Alberto Salleo vid Stanford University har skapat en stretchig lapp som appliceras direkt på huden, transporterar upp svett och bedömer hur mycket kortisol en person producerar. En artikel om den bärbara sensorn publicerades den 20 juli Vetenskapens framsteg .

"Vi är särskilt intresserade av svettavkänning, eftersom det erbjuder icke-invasiv och kontinuerlig övervakning av olika biomarkörer för en rad fysiologiska tillstånd, sade Onur Parlak, en postdoktor i Salleo-labbet och huvudförfattare till artikeln. "Detta erbjuder en ny metod för tidig upptäckt av olika sjukdomar och utvärdering av sportprestationer."

Kliniska tester som mäter kortisol ger en objektiv mätare av emotionell eller fysisk stress hos forskningsämnen och kan hjälpa läkare att avgöra om en patients binjure eller hypofys fungerar korrekt. Om prototypversionen av den bärbara enheten blir verklighet, det skulle kunna göra det möjligt för människor med obalans att övervaka sina egna nivåer hemma.

Ett snabbt fungerande test som detta kan också avslöja det känslomässiga tillståndet hos unga – även icke-verbala – barn, som annars kanske inte skulle kunna kommunicera att de känner stress.

Kortisolutmaningen

Parlak kom för att arbeta med Salleo, som är docent i materialvetenskap och teknik, avser att utveckla bärbar teknologi. När han diskuterade Parlaks arbete på en konferens, någon föreslog för Salleo att det skulle vara bra om en sensor kunde mäta kortisol. Kortisol utgör en speciell utmaning för biosensorer som den som Parlak utvecklade eftersom dessa sensorer upptäcker en molekyls positiva eller negativa laddning – och kortisol har ingen laddning.

För att övervinna denna utmaning, Parlak byggde sin stretchiga, rektangulär sensor runt ett membran som specifikt binder endast till kortisol. Fastnat på huden, den suger in svett passivt genom hål i botten av plåstret. Svetten samlas i en reservoar, som toppas av det kortisolkänsliga membranet. Laddade joner som natrium eller kalium, finns även i svett, passera genom membranet om de inte blockeras av kortisol. Det är de säkerhetskopierade laddade joner som sensorn upptäcker, inte själva kortisolet. Ovanpå allt detta är ett vattentätt lager som skyddar plåstret från kontaminering.

"Jag blir alltid upphetsad över en enhet, men svettuppsamlingssystemet som Onur tog fram är verkligen smart, " sa Salleo. "Utan några aktiva mikrofluidika, han kan samla tillräckligt med svett för att göra mätningarna."

Allt en användare behöver för att se kortisolnivåerna är att svettas (tillräckligt för att glänsa), applicera plåstret och anslut det till en enhet för analys, vilket ger resultat på några sekunder. I framtiden, forskarna hoppas att sensorn kan vara en del av ett helt integrerat system.

Optimera och diversifiera

Parlak visade först att enheten mätte upp till guldstandardens kliniska test i labbet, gav det sedan ett verkligt test. Han spände på sig sina löparskor och rekryterade två volontärer, som alla sprang i 20 minuter med plåstren på armarna. I både labbet och verkliga tester, resultaten liknade guldstandarden.

Än så länge, sensorn verkar fungera som den är designad. Men forskarna vill göra det mer tillförlitligt och korrekt, och se även till att den är återanvändbar. Prototypen verkar fungera flera gånger så länge den inte är mättad med svett. I framtiden, de kan prova kortisolsensorn på saliv, vilket skulle undvika att patienter behöver svettas.

Forskarna, hoppas kunna dra fördel av deras generaliserbara design, funderar också på vilken biomarkör de kanske vill studera härnäst. Så småningom, Målet skulle vara att ha en enhet som mäter flera biomarkörer samtidigt, vilket skulle ge en tydligare och mer individualiserad bild av vad som pågår i en människas kropp.