Разработана простая микроструйная платформа для измерения гормонов стресса в крови, в поту, моче или слюне. Анализ основан на поглощении света биомаркерами в ультрафиолетовом диапазоне.
Стресс часто называют «молчаливым убийцей» из-за его незаметного влияния на многие аспекты функционирования организма — от болезней сердца до психического здоровья.
Исследователи из Университета Цинциннати (University of Cincinnati) разработали новый анализ — простое измерение количества общих гормонов стресса в составе пота, крови, мочи или слюны. Учёные надеются, что их идеи воплотятся в простом приборе и пациенты смогут использовать его в домашних условиях, чтобы отслеживать состояние своего здоровья.
Результаты работы опубликованы в журнале ACS Sensors.
«Мне хотелось сделать что-то простое, что легко было бы интерпретировать, — сказал Эндрю Стекл (Andrew Steckl), профессор электротехники. — Что, хоть и не даст полной информации, подскажет, что вы нуждаетесь в профессионале, способном о вас позаботиться».
Для измерения уровня гормонов стресса в капле крови, пота, мочи или слюны разработанное устройство использует ультрафиолетовый свет. По словам Стекла, биомаркеры стресса можно найти в любой из упомянутых жидкостей, хотя и в разном количестве. Основным биомаркером стресса, детектируемым устройством, является кортизол. Спектроскопия выявляет пики поглощения волн, близких к ультрафиолетовым, в зависимости от молекулярной структуры биомаркера. Датчик сочетает дозатор, транспортёр жидкости к месту измерения оптического поглощения, ультрафиолетовый светодиод и фотодиод. Концентрация биомаркера отображается как функция фотопотока, генерируемого на заданной длине волны. Механизм обнаружения применим не только к кортизолу, но и другим типам биомаркеров.
Стекл изучал биосенсоры в своей лаборатории наноэлектроники много лет. Последняя статья — часть серии работ его исследовательской группы о биосенсорах. Она включает обзор практических методов непосредственной диагностики биомаркеров стресса.
В работе учёный основывался на опыте помощи отцу, когда у того ухудшилось здоровье. Именно личная ситуация задала направление исследования — анализы в домашних условиях. «Я должен был достаточно часто возить его в лабораторию или к врачу, чтобы сделать анализы. Я подумал, что было бы замечательно, если можно было самим делать анализы, чтобы увидеть, ухудшилась ли ситуация или это ложная тревога, — говорит Стекл. — Это, конечно, не заменит лабораторных исследований, но может более-менее сказать что-то пациенту о его состоянии».
Университет Цинциннати получил грант на проект от Национального научного фонда (National Science Foundation) и Исследовательской лаборатории Военно-воздушных сил США (U.S. Air Force Research Lab). Стекл объясняет это тем, что военным интересно понять механизмы стресса, который испытывают пилоты боевых машин и все, кто попадает в ситуации на границе человеческих возможностей.
«Пилоты пребывают под давлением огромного стресса во время выполнения боевых заданий. Наземный диспетчер хотел бы знать, когда пилот достигает предела способности контролировать миссию, и иметь возможность выводить пилотов из миссии до катастрофического финала», — рассуждает Стекл.
Но устройство может пригодиться в самых разных отраслях и ситуациях; в лаборатории Стекла рассматривают коммерческие варианты его использования.
«Стресс вредит по-разному, он подкрадывается к вам. Вы не знаете, насколько разрушительным может быть краткое или долгое воздействие стресса, — рассказывает выпускница Университета Цинциннати Прайокта Рей (Prajokta Ray), ведущий автор исследования — Стресс — одна из причин множества соматических недомоганий, например, диабета, высокого давления, неврологических или психологических расстройств. Это одна из востребованных тем в последние годы. Исследователи потратили немало труда, пытаясь разработать тест, одновременно дешёвый, простой и эффективный, способный определять гормоны в низких концентрациях. У этой разработки есть потенциал воплотиться в надёжном коммерческом устройстве. Было бы здорово увидеть разработки, идущие в этом направлении».