الساعات الذكية ستكون قادرة على قياس الكورتيزول واكتشاف الإكتئاب

يستجيب جسم الإنسان للإجهاد من كل يوم إلى أقصى الحدود عن طريق إنتاج هرمون يسمى الكورتيزول.

حتى الآن، كان من غير العملي قياس الكورتيزول كوسيلة للتعرف على حالات مثل الاكتئاب وضغط ما بعد الصدمة، حيث ترتفع مستويات الهرمون.

تم تقييم مستويات الكورتيزول تقليديًا من خلال عينات الدم من قبل المعامل المتخصصة، وبينما يمكن أن تكون هذه القياسات مفيدة لتشخيص أمراض معينة، فإنها تفشل في التقاط التغيرات في مستويات الكورتيزول بمرور الوقت.

الآن، طور فريق بحثي من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس جهازًا يمكن أن يكون خطوة كبيرة إلى الأمام: ساعة ذكية تقوم بتقييم مستويات الكورتيزول الموجودة في العرق بدقة وبدون تدخل جراحي وفي الوقت الفعلي.

تم وصف هذه التقنية في دراسة نُشرت في Science Advances، ويمكن أن توفر لمرتديها القدرة على القراءة والتفاعل مع مؤشر كيميائي حيوي أساسي للإجهاد.

يعتبر الكورتيزول مناسبًا تمامًا للقياس من خلال العرق، وفقًا للمؤلف المقابل سام إيمامينجاد، وهو أستاذ مشارك في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في كلية UCLA Samueli للهندسة، وعضو CNSI.

وقال: “لقد قررنا أنه من خلال تتبع الكورتيزول في العرق، سنكون قادرين على مراقبة مثل هذه التغييرات في شكل يمكن ارتداؤه، كما أظهرنا من قبل للجزيئات الصغيرة الأخرى مثل المستقلبات والمستحضرات الصيدلانية”، “نظرًا لصغر حجمه الجزيئي، ينتشر الكورتيزول في العرق بمستويات تركيز تعكس عن كثب مستويات دورانه”.

إقرأ أيضا:هل روسيا دولة ديمقراطية وهل تختلف عن الإتحاد السوفيتي؟

تستفيد هذه التقنية من التطورات السابقة في الإلكترونيات الحيوية القابلة للارتداء وترانزستورات الاستشعار البيولوجي التي صنعها Emaminejad و Andrews وفرقهم البحثية (Emaminejad Lab و Andrews Lab / UCLA).

تستفيد التكنولوجيا من العمل السابق الذي قام به Sam Emaminejad و Anne Andrews وفرقهم البحثية بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس.

في الساعة الذكية الجديدة، يجمع شريط من الرقائق اللاصقة المتخصصة كميات صغيرة من العرق يمكن قياسها.

يكتشف المستشعر المرفق الكورتيزول باستخدام خيوط هندسية من الحمض النووي، تسمى aptamers، والتي تم تصميمها بحيث يتلاءم جزيء الكورتيزول مع كل aptamer مثل المفتاح الذي يناسب القفل، عندما يرتبط الكورتيزول، يغير الأبتامر شكله بطريقة تغير الحقول الكهربائية على سطح الترانزستور.

يعد الاختراع إلى جانب دراسة 2022 التي أظهرت القدرة على قياس المواد الكيميائية الرئيسية في الدماغ باستخدام المجسات تتويجًا لبحث علمي طويل لـ Andrews.

على مدار أكثر من 20 عامًا، قادت الجهود لرصد جزيئات مثل السيروتونين، وهو ناقل كيميائي في الدماغ مرتبط بتنظيم الحالة المزاجية في الكائنات الحية، على الرغم من تعرض الترانزستورات للبيئات البيولوجية الرطبة والمالحة.

في عام 1999، اقترحت استخدام الأحماض النووية بدلاً من البروتينات، الآلية القياسية للتعرف على جزيئات معينة.

قال أندروز، وهو أيضًا أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية: “لقد أدت بنا هذه الاستراتيجية إلى حل مشكلة فيزيائية أساسية: كيفية جعل الترانزستورات تعمل للقياسات الإلكترونية في السوائل البيولوجية”.

إقرأ أيضا:هل روسيا دولة ديمقراطية وهل تختلف عن الإتحاد السوفيتي؟

في غضون ذلك، كان لدى Emaminejad رؤية لمراقبة الصحة الشخصية في كل مكان، يعتبر مختبره رائدًا في مجال الأجهزة القابلة للارتداء المزودة بأجهزة استشعار حيوية تتعقب مستويات جزيئات معينة مرتبطة بإجراءات صحية محددة.

قال: “نحن ندخل عصر المراقبة الشخصية، حيث بدلاً من الذهاب إلى الطبيب لإجراء الفحص، يكون الطبيب دائمًا معنا”، و”يتم جمع البيانات وتحليلها وتقديمها مباشرة على الجسم، مما يمنحنا ملاحظات في الوقت الفعلي لتحسين صحتنا ورفاهيتنا”.

أظهر هذا المختبر سابقًا أن النسخة التي تستخدم لمرة واحدة من الفيلم اللاصق المتخصص تتيح للساعات الذكية تحليل المواد الكيميائية من العرق، بالإضافة إلى التكنولوجيا التي تثير كميات صغيرة من العرق.

أظهرت دراسات سابقة أن المستشعرات التي طورتها مجموعة Emaminejad يمكن أن تكون مفيدة في تشخيص أمراض مثل التليف الكيسي ولتخصيص جرعات الأدوية.

يتمثل أحد التحديات في استخدام مستويات الكورتيزول لتشخيص الاكتئاب والاضطرابات الأخرى في أن مستويات الهرمون يمكن أن تختلف بشكل كبير من شخص لآخر، لذلك لا يمكن للأطباء تعلم الكثير من أي قياس منفرد.

لكن المؤلفين يتوقعون أن تتبع مستويات الكورتيزول الفردية بمرور الوقت باستخدام الساعة الذكية قد ينبه مرتديها وأطبائهم إلى التغييرات التي قد تكون مهمة سريريًا لتشخيص أو مراقبة آثار العلاج.

إقرأ أيضا:فوائد العادة السرية: 7 مزايا استمناء الرجال والنساء

من بين مؤلفي الدراسة الآخرين جانيت تومياما، أستاذة علم النفس المشاركة في جامعة كاليفورنيا، والتي تعاونت مع مختبر Emaminejad على مر السنين لاختبار أجهزته القابلة للارتداء في البيئات السريرية.

قال بول فايس، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلوم وهندسة المواد، وعضو CNSI، والمؤلف المشارك للورقة البحثية: “تحول هذا العمل إلى ورقة مهمة من خلال تجميع أجزاء متباينة من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس”، “يأتي ذلك من كوننا على مقربة منا، وعدم وجود مشاكل في الأنا والحماس للعمل معًا، يمكننا حل مشاكل بعضنا البعض واتخاذ هذه التكنولوجيا في اتجاهات جديدة”.