Νέα συσκευή μετρά την κορτιζόλη με εξαιρετική ακρίβεια

Το άγχος είναι ένας αόρατος εχθρός που επηρεάζει εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Ωστόσο, μια νέα επιστημονική ανακάλυψη μπορεί να διευκολύνει την ανίχνευσή του, προσφέροντας ενδεχομένως ένα νέο εργαλείο στη μάχη κατά των προβλημάτων υγείας που σχετίζονται με το στρες.

Η κορτιζόλη, που συχνά αναφέρεται ως «ορμόνη του στρες», παίζει καθοριστικό ρόλο στην αντίδραση του σώματός μας στο στρες. Ρυθμίζει διάφορες σωματικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού, της ανοσολογικής απόκρισης και της αρτηριακής πίεσης. Ωστόσο, τα παρατεταμένα αυξημένα επίπεδα κορτιζόλης μπορούν να οδηγήσουν σε πλήθος προβλημάτων υγείας, όπως άγχος, κατάθλιψη, καρδιαγγειακά προβλήματα και εξασθενημένη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος. Η μέτρηση των επιπέδων κορτιζόλης είναι μια χρονοβόρα και δαπανηρή διαδικασία, που συχνά απαιτεί εργαστηριακή ανάλυση δειγμάτων αίματος, σάλιου ή ούρων.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Xi’an Jiaotong-Liverpool (XJTLU) στην Κίνα και το Πανεπιστήμιο Abertay στη Σκωτία, δημιούργησαν έναν αισθητήρα χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόδιο χρυσού τροποποιημένο με ειδικά μόρια που μπορούν να συλλάβουν και να δεσμεύσουν την κορτιζόλη. Στη συνέχεια, πρόσθεσαν ένα στρώμα αντισωμάτων ειδικά σχεδιασμένων για να αναγνωρίζουν τα μόρια κορτιζόλης. Αυτός ο συνδυασμός επιτρέπει στον αισθητήρα να ανιχνεύει την εν λόγω ορμόνη με πρωτοφανή ευαισθησία.

Ωστόσο, το στοιχείο που αλλάζει τα δεδομένα σε αυτή τη μελέτη είναι η χρήση οξειδίου του ιριδίου ως ηλεκτρόδιο αναφοράς. Τα ηλεκτρόδια αναφοράς είναι ζωτικής σημασίας συστατικά στους ηλεκτροχημικούς αισθητήρες, παρέχοντας μια σταθερή γραμμή βάσης για τις μετρήσεις. Χρησιμοποιώντας οξείδιο του ιριδίου αντί των παραδοσιακών ηλεκτροδίων αργύρου/χλωριούχου αργύρου, οι ερευνητές βελτίωσαν σημαντικά τη σταθερότητα και την αναπαραγωγιμότητα του αισθητήρα.

«Οι σημερινοί ανιχνευτές κορτιζόλης διαθέτουν ηλεκτρόδια αναφοράς με στρώμα αργύρου που οξειδώνεται εύκολα και είναι ασταθές στις ηλεκτροχημικές μετρήσεις», εξηγεί ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Τονγκ Τζι. «Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε νανοσωματίδια οξειδίου του ιριδίου για να καλύψουμε το στρώμα αργύρου. Αυτή η τροποποίηση βελτιώνει τη σταθερότητα, την ευαισθησία και την αναπαραγωγιμότητα της ανίχνευσης κορτιζόλης στις διαγνωστικές συσκευές» προσθέτει.

Τι έδειξαν τα πειράματα

Τα αποτελέσματα των πειραμάτων τους ήταν εντυπωσιακά. Ο αισθητήρας μπόρεσε να ανιχνεύσει επίπεδα κορτιζόλης τόσο χαμηλά όσο 11,85 πικογραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο – δηλαδή λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του γραμμαρίου σε μια σταγόνα υγρού. Αυτό το επίπεδο ευαισθησίας ξεπερνά κατά πολύ πολλές υπάρχουσες μεθόδους και θα μπορούσε να επιτρέψει την ανίχνευση ακόμη και των παραμικρών αλλαγών στα επίπεδα κορτιζόλης.

Επιπλέον, ο αισθητήρας επέδειξε εξαιρετική απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα συγκεντρώσεων κορτιζόλης, από 1 νανογραμμάριο ανά χιλιοστόλιτρο έως 1 χιλιοστόγραμμο ανά χιλιοστόλιτρο. Αυτό το ευρύ φάσμα ανίχνευσης αποδεικνύει ότι ο αισθητήρας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε διάφορα σενάρια- από την παρακολούθηση των καθημερινών διακυμάνσεων του στρες έως τη διάγνωση διαταραχών που σχετίζονται με αυτό.

«Είναι η πρώτη φορά που το οξείδιο του ιριδίου χρησιμοποιείται με αυτόν τον τρόπο», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Qiuchen Dong, επίκουρος καθηγητής στο XJTLU. «Η ομάδα μας δημιούργησε μια απλή, χαμηλού κόστους συσκευή μέτρησης κορτιζόλης που ανιχνεύει μόρια της ορμόνης αυτής, σε συγκέντρωση 3.000 φορές χαμηλότερη από το φυσιολογικό εύρος κορτιζόλης στο αίμα μας. Αυτό καθιστά τη συσκευή μας αρκετά ευαίσθητη για εμπορική χρήση» πρόσθεσε.

Οι επιπτώσεις αυτής της τεχνολογίας είναι τεράστιες. Φανταστείτε έναν κόσμο όπου θα μπορούσατε να παρακολουθείτε τα επίπεδα άγχους σας τόσο εύκολα όπως ελέγχετε τον καρδιακό σας ρυθμό με ένα «έξυπνο» ρολόι. Αυτό θα μπορούσε να δώσει τη δυνατότητα στους ανθρώπους να λαμβάνουν προληπτικά μέτρα για τη διαχείριση του άγχους τους, αποτρέποντας ενδεχομένως την εμφάνιση προβλημάτων υγείας που σχετίζονται με αυτό.

Για τους επαγγελματίες υγείας, το εργαλείο αυτό θα μπορούσε να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για το άγχος των ασθενών, επιτρέποντας πιο εξατομικευμένες και αποτελεσματικές στρατηγικές θεραπείας. Θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στη διαχείριση καταστάσεων όπως το σύνδρομο Cushing ή η νόσος του Addison, όπου τα μη φυσιολογικά επίπεδα κορτιζόλης παίζουν σημαντικό ρόλο.

Περιορισμοί της μελέτης

Αν και τα αποτελέσματα είναι ελπιδοφόρα, η μελέτη διεξήχθη σε εργαστηριακές συνθήκες με τη χρήση τεχνητών δειγμάτων και όχι πραγματικών ανθρώπινων σωματικών υγρών. Επομένως, απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να επιβεβαιωθεί η απόδοσή της σε πραγματικές συνθήκες. Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης κάποια μεταβλητότητα μεταξύ διαφορετικών αισθητήρων, η οποία θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί σε μελλοντικές βελτιώσεις.

Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Science Direct».