ساعت هوشمندی که استرس بدن را نشان می دهد! - وبلاگ داریوش

به گزارش وبلاگ داریوش، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس با همکاری سام امامی نژاد، دانشمند ایرانی پیروز شده اند یک ساعت هوشمند ارائه دهند که سطح هورمون استرس را با آنالیز عرق بدن کاربر خود مقدار گیری می نماید.

به گزارش ایسنا و به نقل از وب سایت رسمی دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA)، بدن انسان با فراوری هورمونی موسوم به کورتیزول (cortisol) نسبت به استرس از نوع روزانه گرفته تا شدید آن واکنش نشان می دهد.

میزان گیری سطح کورتیزول تا به امروز، به عنوان راهی برای شناسایی بالقوه بیماری هایی مانند افسردگی و استرس پس از سانحه که در آن ها سطوح هورمون افزایش می یابد، غیرعملی بوده است. سطوح کورتیزول به طور سنتی به وسیله نمونه های خون و در آزمایشگاه های حرفه ای ارزیابی می گردد و اگرچه این میزان گیری ها می توانند برای تشخیص بیماری های خاصی سودمند باشند، اما نمی توانند تغییرات سطح کورتیزول را به مرور زمان ثبت نمایند.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، دستگاهی ابداع نموده اند که می تواند گام مهمی در این زمینه باشد. دستگاه آن ها یک ساعت هوشمند است که سطح کورتیزول موجود در عرق را به دقت و به صورت غیرتهاجمی در لحظه ارزیابی می نماید. شاید این فناوری بتواند توانایی میزان گیری یک شاخص بیوشیمیایی مهم استرس و واکنش نشان دادن به آن را برای کاربران فراهم کند.

آن اندروز (Anne Andrews)، استاد روانپزشکی و علوم رفتاری دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و از پژوهشگران این پروژه گفت: من پیش بینی می کنم که توانایی نظارت بر تغییرات کورتیزول از نزدیک و به مرور زمان، برای افراد مبتلا به اختلالات روانی بسیار سودمند باشد. آن ها ممکن است بتوانند از مسئله ای که در راه است، مطلع شوند یا تغییرات الگو های شخصی خود را تحت نظر داشته باشند.

سام امامی نژاد (Sam Emaminejad)، دانشیار مهندسی کامپیوتر دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و از پژوهشگران این پروژه گفت: کورتیزول برای میزان گیری به وسیله عرق، بسیار مناسب است.

وی اضافه نمود: ما دریافتیم که با ردیابی کورتیزول در عرق می توانیم با یاری یک دستگاه پوشیدنی برچنین تغییراتی نظارت کنیم؛ همان گونه که پیشتر در خصوص مولکول های کوچک دیگری مانند متابولیت ها و مواد دارویی نشان داده ایم. کورتیزول به علت میزان مولکولی کوچک خود، با غلظتی در عرق منتشر می گردد که دقیقا سطوح در گردش آن را منعکس می نماید.

این فناوری بر پژوهش پیشین امامی نژاد، اندروز و گروه پژوهشی آن ها در دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس مبتنی است.

در این ساعت هوشمند نو، یک لایه نازک از چسبی مخصوص، حجم بسیار کمی از عرق را جمع آوری می نماید. یک حسگر متصل به آن، کورتیزول را با استفاده از رشته های مهندسی شده DNA موسوم به آپتامرها (aptamers) شناسایی می نماید که به گونه ای طراحی شده اند تا یک مولکول کورتیزول در هر آپتامر، مانند یک کلید متناسب با قفل قرار بگیرد. هنگامی که کورتیزول متصل می گردد، آپتامر تغییر شکل می دهد؛ به گونه ای که میادین الکتریکی در سطح یک ترانزیستور را تغییر می دهد.

این اختراع همراه با پژوهشی که در سال 2021 انجام شد و توانایی میزان گیری مواد شیمیایی مهم مغز را با استفاده از کاوشگر ها نشان داد، نقطه اوج یک جستجوی علمی بلندمدت برای اندروز به شمار می رود. اندروز طی بیش از 20 سال اخیر، برای نظارت بر مولکول هایی مانند سروتونین که یک پیغام رسان شیمیایی مرتبط با تنظیم خلق و خو در مغز موجودات زنده به شمار می رود، کوشش نموده است.

او در سال 1999، استفاده از نوکلئیک اسید ها را به جای پروتئین پیشنهاد داد تا از آن ها برای شناسایی مولکول های خاصی استفاده گردد. اندروز گفت: این راهبرد، ما را به سوی حل کردن یک مشکل اساسی مربوط به فیزیک سوق داد؛ این که چگونه ترانزیستور ها را برای میزان گیری های الکترونیکی در سیالات بیولوژیکی بسازیم.

در همین حال، امامی نژاد منظره نظارت همه جانبه بر سلامت شخصی را در نظر داشته است. آزمایشگاه او، پیشگام ابداع دستگاه های پوشیدنی مجهز به حسگر های زیستی است که سطوح مولکول های خاصی را ردیابی می نمایند.

امامی نژاد گفت: ما در حال ورود به دوران نظارت مستقیم هستیم؛ دوره ای که به جای مراجعه به پزشک برای معاینه، اساسا پزشک همواره همراه ما است. داده ها جمع آوری و ارزیابی می شوند و به ما بازخوردی در لحظه ارائه می دهند تا به بهبود سلامتی و رفاه ما یاری نمایند.

آزمایشگاه امامی نژاد پیشتر نشان داده بود که یک نسخه یک بار مصرف از لایه چسب ویژه، ساعت های هوشمند را قادر می سازد تا مواد شیمیایی ناشی از عرق را تجزیه و تحلیل نمایند. آنالیز های پیشین نشان داد که حسگر های ساخته شده به وسیله گروه امامی نژاد می توانند برای تشخیص بیماری هایی مانند فیبروز کیستیک و شخصی سازی درمان سودمند باشند.

یک چالش در راه استفاده از سطح کورتیزول برای تشخیص افسردگی و سایر اختلالات، این است که سطح هورمون می تواند به طور گسترده ای از شخصی به شخص دیگر متفاوت باشد؛ بنابراین پزشکان نمی توانند از هر نوع میزان گیری، اطلاعات بسیاری را به دست بیاورند، اما پژوهشگران پیش بینی می نمایند که ردیابی سطوح کورتیزول به مرور زمان و با استفاده از ساعت هوشمند ممکن است کاربران و پزشکان آن ها را نسبت به تغییراتی که می توانند از نظر بالینی برای تشخیص یا نظارت بر اثرات درمان مهم باشند، مطلع کند.

جانت تومیاما (Janet Tomiyama)، دانشیار روان شناسی دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس که سال ها با آزمایشگاه امامی نژاد برای آنالیز دستگاه های پوشیدنی او در محیط های بالینی همکاری نموده است نیز در این پژوهش حضور دارد.

پل وایس (Paul Weiss)، استاد برجسته شیمی و بیوشیمی دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و از پژوهشگران این پروژه گفت: این پژوهش با گردهم آمدن بخش های متفاوت دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، به کار مهمی تبدیل شد. این از نزدیکی ما، نداشتن مشکل با یکدیگر و هیجان زده بودن برای همکاری حاصل می گردد. ما می توانیم مسائل یکدیگر را حل کنیم و این فناوری را در راستا های نوی قرار دهیم.

این پژوهش، در مجله Science Advances به چاپ رسید.