Ingenieros de EPFL, trabajando en asociación con la startup Xsensio, han desarrollado un sistema portátil que puede medir continuamente la concentración de cortisol, la hormona del estrés, en el sudor humano. Su dispositivo puede eventualmente ayudar a los médicos a comprender y tratar mejor las condiciones relacionadas con el estrés, como el agotamiento y la obesidad.

Todos nos hemos sentido estresados ​​en algún momento, ya sea en nuestra vida personal o profesional o en respuesta a circunstancias excepcionales como la pandemia de COVID-19. Pero hasta ahora no ha habido forma de cuantificar los niveles de estrés de manera objetiva.

Eso podría cambiar pronto gracias a un pequeño sensor portátil desarrollado por ingenieros del Laboratorio de Dispositivos Nanoelectrónicos de EPFL (Nanolab) y Xsensio. El dispositivo se puede colocar directamente sobre la piel del paciente y puede medir continuamente la concentración de cortisol. el principal biomarcador de estrés, en el sudor del paciente.

Cortisol:un arma de doble filo

El cortisol es una hormona esteroide producida por nuestras glándulas suprarrenales a partir del colesterol. Su secreción está controlada por la hormona adrenocorticotrópica (ACTH), que es producido por la glándula pituitaria. El cortisol realiza funciones esenciales en nuestro organismo, como regular el metabolismo, niveles de azúcar en sangre y presión arterial; también afecta el sistema inmunológico y las funciones cardiovasculares.

Cuando estamos en una situación estresante, ya sea que ponga en peligro la vida o sea mundano, el cortisol es la hormona que se hace cargo. Instruye a nuestros cuerpos para que dirijan la energía requerida a nuestro cerebro, músculos y corazón. "El cortisol se puede secretar por impulso; te sientes bien y de repente sucede algo que te pone bajo estrés, y su cuerpo comienza a producir más hormona, "dice Adrian Ionescu, jefe de Nanolab.

Si bien el cortisol ayuda a nuestro cuerpo a responder a situaciones estresantes, en realidad es un arma de doble filo. Suele secretarse a lo largo del día según un ritmo circadiano, alcanzando su punto máximo entre las 6 a. m. y las 8 a. m. y luego disminuyendo gradualmente hacia la tarde y la noche. "Pero en las personas que padecen enfermedades relacionadas con el estrés, este ritmo circadiano se pierde por completo, "dice Ionescu." Y si el cuerpo produce demasiado o no suficiente cortisol, que pueden dañar gravemente la salud de una persona, potencialmente conduciendo a la obesidad, enfermedad cardiovascular, depresión o agotamiento ".

Capturando la hormona para medirla

Los análisis de sangre se pueden utilizar para tomar medidas instantáneas de los niveles de cortisol de los pacientes. Sin embargo, También se pueden encontrar cantidades detectables de cortisol en la saliva, orina y sudor. El equipo de Ionescu en Nanolab decidió centrarse en el sudor como fluido de detección y desarrolló un parche inteligente portátil con un sensor miniaturizado.

El parche contiene un transistor y un electrodo de grafeno que, debido a sus propiedades únicas, ofrece alta sensibilidad y límites de detección muy bajos. El grafeno se funcionaliza a través de aptámeros, que son fragmentos cortos de ADN o ARN monocatenario que pueden unirse a compuestos específicos. El aptámero en el parche EPFL tiene una carga negativa; cuando entra en contacto con el cortisol, captura inmediatamente la hormona, haciendo que las hebras se doblen sobre sí mismas y acercando la carga a la superficie del electrodo. El dispositivo luego detecta la carga, y, en consecuencia, es capaz de medir la concentración de cortisol en el sudor del usuario.

Hasta aquí, no se ha desarrollado ningún otro sistema para controlar las concentraciones de cortisol de forma continua a lo largo del ciclo circadiano. "Esa es la ventaja clave y la característica innovadora de nuestro dispositivo. Debido a que se puede usar, los científicos pueden recopilar datos cuantitativos, datos objetivos sobre determinadas enfermedades relacionadas con el estrés. Y pueden hacerlo de forma no invasiva, de manera precisa e instantánea en todo el rango de concentraciones de cortisol en el sudor humano, "dice Ionescu.

Ingeniería de la salud mejorada

Los ingenieros probaron su dispositivo en la plataforma Lab-on-SkinTM patentada de Xsensio; el siguiente paso será ponerlo en manos de los trabajadores sanitarios. Esmeralda Megally, CEO de Xsensio, dice:"El equipo conjunto de I + D de EPFL y Xsensio alcanzó un importante hito en I + D en la detección de la hormona cortisol. Esperamos probar este nuevo sensor en un hospital y descubrir nuevos conocimientos sobre cómo funciona nuestro cuerpo". El equipo ha puesto en marcha un proyecto de puente con la profesora Nelly Pitteloud, jefe de endocrinología, diabetes y metabolismo en el Hospital Universitario de Lausana (CHUV), para que su personal probara el sistema de monitoreo continuo de cortisol en pacientes humanos. Estos ensayos involucrarán tanto a personas sanas como a personas que padecen el síndrome de Cushing (cuando el cuerpo produce demasiado cortisol), Enfermedad de Addison (cuando el cuerpo no produce lo suficiente) y obesidad relacionada con el estrés. Los ingenieros creen que su sensor puede hacer una contribución importante al estudio de los ritmos fisiológicos y patológicos de la secreción de cortisol.

Entonces, ¿qué pasa con las enfermedades psicológicas causadas por demasiado estrés? "Por ahora, se evalúan basándose únicamente en las percepciones y estados mentales de los pacientes, que a menudo son subjetivos, "dice Ionescu." Por lo tanto, tener un El sistema portátil puede ayudar a los médicos a cuantificar objetivamente si un paciente sufre depresión o agotamiento. por ejemplo, y si su tratamiento es eficaz. Y lo que es más, los médicos tendrían esa información en tiempo real. Eso marcaría un gran paso adelante en la comprensión de estas enfermedades ". Y quién sabe, quizás algún día esta tecnología se incorpore a las pulseras inteligentes. "La siguiente fase se centrará en el desarrollo de productos para convertir este interesante invento en una parte clave de nuestra plataforma de detección Lab-on-Skin, y llevar el control del estrés a los wearables de próxima generación, "dice Megally.