טלאי חישת זיעה פורץ דרך חושף את כימיה הלחץ הנסתר של גופך, מפריד פעילות גופנית למתח רגשי ומשתמש ב- AI כדי לחזות חרדה עוד לפני שאתה מרגיש זאת.
מחקר: Stressomic: חיישן ביולוגי מיקרו -פלואידי לביש לפרופיל דינאמי של הורמוני לחץ מרובים בזיעה
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת התקדמות מדעיתקבוצה של חוקרים דיווחו על Stressomic ותוקף, סנסור מיקרו-פלואידי מרובה-פלואידי לביש המבצע דגימה רצופה בזמן חותמת בזמן במרווחים של 6 דקות כדי לכמת את הקורטיזול (CORT), אפינפרין (EPI) ונוראפינפרין (NE) בזיעה. עבודה זו מאפשרת גילוי על גוף של EPI ו- NE בזיעה אנושית לצד קורטיזול.
רֶקַע
מבוגרים רבים מדווחים על תחושת לחץ קיצוני, מצב הקשור למחלות לב וכלי דם ודיכאון, ומפגשים לבריאות הנפש הם מהסיבות השכיחות ביותר לביקורי טיפול ראשוני. עם זאת, מרבית האנשים עדיין מדביקים לחץ עם סקרים או קריאות דרגת לב-כושר שאינן יכולות להפריד בין מהירות אדרנלין משמחת לבין מתח מזיק ומתמשך. ביוכימאים ידעו זה מכבר כי CORT, EPI ו- NE משרטטים ציר זמן מולקולרי של לחץ, אך מדידתם נדרשה מחטים ומעבדות. חיישן ידידותי לגוף המסוגל לעקוב אחר שלוש המולקולות יכול לחשוף דפוסי לחץ נסתרים, להתאים אישית את הטיפול בבריאות הנפש ולהנחות את הבטיחות במקום העבודה. מחקרים נוספים חייבים לשכלל דיוק בין אוכלוסיות מגוונות.
על המחקר
מהנדסים יצרו את המכשיר הקונפורמי-פרפורמי, Stressomic, על לוח מעגלים מודפס גמיש (FPCB) הנושא ננוודנדריט זהב (AUND)-מוציאים אלקטרודות פועלות על ידי לייזר (רגל) (WES), אלקטרודות מיחסי הכסף/כלור כסף (RE), וטמפרטורה משולבת, חיישני אורך-אורך. רשת מיקרו -פלואידית רב שכבתי המכילה שסתומי פרץ נימים (CBVs) כיוונה ברצף זיעה שנוצרה על ידי יונטופורטית על פני חמישה תאי מגיבים. בכל חדר, מתחרים אנטיגן מתויגים מתילן-כחול (MB) מעורבבים עם נוזלים נכנסים והתמודדו עם CORT, EPI ו- NE לאתרי נוגדנים. וולטמטריה של גל מרובע (SWV) רשמה את זרמי ההפחתה, בעוד שאלקטרודה טיימר חותמת על כל אירוע מילוי כדי לנרמל להבדלי קצב זיעה בין-פרטני. תאימות ביולוגית של מכשירים אומתו באמצעות 3- (4,5-דימתיל-אתיזול-2-איל) -2,5-דיפנילטטראזוליום ברומיד (MTT) ומבחני פרוטוקול רגישות לעור של 21 יום.
ביצועים אנליטיים הוקמו במאגר באמצעות וולטמטריה של דופק דיפרנציאלי (DPV), ספקטרוסקופיה עכבה אלקטרוכימית (EIS), וניתוח צולב מקושר לאנזים (ELISA). הערכה אנושית רשמה מתנדבים בריאים שסיימו אימוני אינטרוולים בעוצמה גבוהה (HIIT), ראו תמונות שליליות של מערכת תמונות רגשית שלילית (IAPS), או עקבו אחר פרוטוקול תוסף (טאורין 1000 מ"ג וניסוח תאניני-מגניום (תאיני סרנה עם Relura)). הזיעה תוארה כל שש דקות למשך 40 דקות באמצעות תאים ברציפות CBV, והשפעה נלכדה בלוח הזמנים החיובי והשלילי (PANAS) ומלאי חרדת תכונה ממלכתית (STAI), בעוד שכל הפרוטוקולים עקבו אחר אישור לוח הבדיקה.
סקירה כללית של Stressomic, מערכת ניטור של הורמון מתח לביש מרובה. ((א) המחשה סכמטית של מסלולי תגובת הלחץ בגוף. ציר ה- HPA מפעיל את קורטיזול (CORT) משחרר באמצעות הורמון המשחרר את הקורטיקוטרופין (CRH) והורמון אדרנוקורטיקוטרופי (ACTH), בעוד שה- SNS ממריץ את המדולה האדרנלית כדי לשחרר את האפינפרין (EPI) ולטורפינין (NE) לזרם דם. ((ב) פרופילים ייצוגיים של רמות CORT, EPI ו- NE תחת לחץ פיזי (HIIT), לחץ רגשי (IAPS), ואחרי אפנון לחץ (תוסף). נתונים אלה ממחישים מגמות דוגמא ולא דינמיקת הורמונים רציפה. ((ג) תכנון של Stressomic, המורכב משלושה חיישני ביו-הורמונים, מודול מיקרו-פלואידי לדגימה אוטומטית של זיעה רצף, שחזור ומסירה מגיבים, שכבת אוסף המאפשרת דגימה והצטברות זיעה, וזוג הידרוגלים שעמוסים על קרבכול לאנדרציה של זיעה על פי דיסק. ((ד) זרימת עבודה של המערכת המיקרו-פלואידית לגילוי הורמונלי מתח: (i) זיעה ממלאת תאי מגיבים וגילוי, מחזירה אנליטים בחיץ עם מתחרים עם תווית רדוקס; (ii) אנליטים דגרים ומתמודדים על כריכה באלקטרודות בתאי הגילוי; (iii) מולקולות בלתי מוגבלות סמוקות לשמירה על דיוק החיישנים במהלך מחזורי רענון אוטומטיים; (iv) גילוי אלקטרוכימי מכמת הורמונים על ידי מדידת אותות redox, המאפשר ניטור רגיש בזמן אמת. ((ה אֶל ז) תמונות של Stressomic, כולל תיקון החיישן המיקרו -פלואידי (E), מערכת אלחוטית משולבת לחלוטין (F) ומערכת שנלבשה על הזרוע העליונה והזרוע (G). סורגים בקנה מידה, 1 ס"מ (E ו- F) ו- 5 ס"מ (G).
תוצאות המחקר
מחקרי מורפולוגיה של אלקטרודה חשפו פיגום רגלי נקבובי שנמצא על ידי אודות שטח גבוהות בשטח, תצורה שהורידה את עמידות העברת המטען ואותות רדוקס מוגברים. SWV ייצרו עקומות כיול ליניאריות יומן המשתרעות על 0–100 ng ml⁻ (CORT) ו- 0–100 PG ML⁻ (Catecholamines), עם גבולות גילוי של 2.70 ng ml⁻, 2.73 pg ml⁻, ו- 9.14 pg ml⁻⁻, בהתאמה. זרמים הנגזרים מזיעה תואמים קריאות ELISA בזיעה (n = 21) ומתואמים עם סרום (n = 74). ארכיטקטורת ה- CBV מילאה כל אחד מחמישה תאים במרווחים של שש דקות, ואלקטרודה הטיימר אישר את עצמאות הזרימה על פני שיעורי זיעה בין 0.5 ל- 3 μl min⁻⁻. תחת כיפוף מחזורי לרדיוס של 1.5 ס"מ, האותות הראו וריאציה מינימלית, ותומכים ברמת הדיוק על גוף.
במהלך HIIT, לביש רשם עלייה ברורה של CORT בעשר הדקות הראשונות, נחשול NE צנוע ועקבות EPI חולפות; הערכים חזרו לכיוון קו הבסיס ב -40 דקות. לחץ פסיכולוגי הנגרם על ידי תמונות IAPs הותיר את CORT ללא שינוי סטטיסטית ועם זאת הניב עלייה ב- NE (עם EPI ברובו ללא שינוי) שהקביל את ציוני ה- STAI הגבוהים. בליעת תוספים הניעה ירידה של קורט פרוגרסיבי וירידה קטנה ב- NE; ה- EPI נותר יציב יחסית, וציוני השאלון לא השתנו באופן משמעותי, מה שמרמז על אפנון נוירואנדוקריני בסיסי ולא להקלה חריפה.
דגמי יער אקראיים (RF) התאמנו על 20 הדקות הראשונות של נתוני ההורמונים חזו השפעה שלילית, השפעה חיובית וחרדת מצב עם דיוק של 62%, 54%ו- 86%, בהתאמה. הסברים תוספים של Shapley (SHAP) הראו כי CORT שלטה בסיווג של שליליות, ואילו NE ו- EPI תרמו מידע משלים לחיזוי חרדה; אף סמן ביולוגי אחד בלבד לא הסביר את החלטות המודל.
תצהיר ה- AUND הוריד את ההתנגדות, הצמדת חלבון A/G העלתה אותה, ו 6-מרקפטו-1-הקסנול (MCH) חוסם אותות מיוצבים, המאשרים כימיה עקבית. הפריסה המיקרו-פלואידית שמה על רגישות למרות זרימה מהירה בכך שהיא מאפשרת דגירה ממושכת באמצעות שיפוע בלחץ פרץ. יציבות האות נשמרה במהלך תקופת הבדיקה, והדגימה ביצועים יציבים במהלך בדיקות בגוף.
בכל הניסויים, השונות הבין-אינדיבידואלית התבררה משמעותית, שכן חלק מהמשתתפים הראו ציר היפותלמי-אדרנל-אדרנל מהיר (HPA) מרווה, ואילו אחרים שמרו על מערכת העצבים הסימפתטית המוגבהת (SNS) להחלמה. ה- FPCB, טלמטריה של Bluetooth Low Energy (BLE), ונתונים מכוילים לזרם יישומים ניידים בהתאמה אישית בזמן אמת; בדיקות בגוף התממשקו גם עם מחשב נייד.
מסקנות
לסיכום, המחקר מדגים כי סנסור מיקרו-פלואידי משולב FPCB גמיש מבצע כימות רצף שנפתר בזמן (רזולוציה של כ -6 דקות) משלושת הורמוני הלחץ העיקריים בזיעה עם פיקומולרי נמוך (קטכולמינים) לרגישות ננו-מולרית (קורטיסול).
הטכנולוגיה הבחנה בין מאמץ גופני ממתח פסיכולוגי, תפסה את ההשפעה המובילה ההורמונים של תוסף תזונתי, וניבאה חרדה שדיווחה על עצמה באמצעות למידת מכונה המופעלת על ידי נתוני CORT, EPI ו- NE סימולטניים. על ידי מתן ניתוחים בדרגת מעבדה באמצעות תיקון שמזרים תוצאות על BLE, הפלטפורמה סוללת את הדרך ללוחות שליטה מותאמים אישית, גילוי מוקדם של תגובות לא מסתגלות והערכה אובייקטיבית של התערבויות בריאות נפשיות במקומות עבודה, מרפאות, זירות אתלטיות וחיי היומיום.
המחברים מציינים משתנות אצווה לאצווה וממליצים על סטנדרטיזציה של תהליכים וכיול ספציפי לאצווה באיטרציות עתידיות.
