1

تیمی از مهندسان دانشگاه تافتس به‌تازگی ابزاری نوین برای پایش استرس معرفی کرده‌اند: نخ دندان اصلاح‌شده‌ای که می‌تواند در لحظه، سطح کورتیزول – هورمون اصلی استرس در بدن – را از طریق بزاق اندازه‌گیری کند.

این ابزار، راهکاری ساده، ارزان و کاربرپسند برای پایش استرس ارائه می‌دهد. روش‌های سنتی معمولاً به پرسش‌نامه‌های خودگزارشی یا ارزیابی‌های روان‌پزشکی پرهزینه وابسته‌اند.

«همکاری بین چندین دپارتمان در دانشگاه تافتس، ما را به بررسی تأثیر استرس و حالات شناختی بر حل مسئله و یادگیری سوق داد»، سامیر سونکوساله، استاد مهندسی برق و رایانه و محقق اصلی پروژه گفت.

اندازه‌گیری استرس با نخ دندان

تأثیرات استرس بر بدن

پژوهشگران مدت‌هاست می‌دانند که استرس می‌تواند تأثیرات بلندمدت و مخربی داشته باشد. قرارگیری مزمن در معرض استرس می‌تواند منجر به فشار خون بالا، تضعیف سیستم ایمنی و بروز بیماری‌هایی مانند افسردگی، اضطراب و مشکلات قلبی شود.

سونکوساله می‌گوید:

«نمی‌خواستیم وسیله‌ای تولید کنیم که خود باعث استرس شود، پس با خود گفتیم آیا می‌توانیم دستگاهی طراحی کنیم که بخشی از روتین روزانه افراد شود؟ کورتیزول در بزاق وجود دارد، پس نخ دندان انتخاب طبیعی برای نمونه‌برداری روزانه بود.»

چالشی به‌نام پایش استرس در طول زمان

علیرغم اهمیت موضوع، پایش مستمر سطح استرس تاکنون چالش‌برانگیز بوده است. این فناوری جدید می‌تواند نقطه عطفی در این مسیر باشد.

دستگاهی کوچک با پتانسیلی بزرگ

فناوری الکترونیکی در قالب نخ دندان

نخ دندان تشخیص‌دهنده استرس، از نظر ظاهر کاملاً مشابه یک نخ دندان پلاستیکی معمولی است. تفاوت اصلی در وجود مدارهای الکترونیکی تعبیه‌شده در دسته دستگاه است.

وقتی کاربر از نخ استفاده می‌کند، بزاق از طریق خاصیت مویینگی به سمت سنسور موجود در دسته منتقل می‌شود. الکترودهای تعبیه‌شده در آن، حضور و غلظت کورتیزول را تشخیص می‌دهند.

تکنولوژی eMIP؛ قلب تپنده ابزار

مکانیسم اصلی تشخیص کورتیزول توسط فناوری‌ای به نام پلیمرهای قالب‌زده شده‌ی مولکولی الکتروپلیمریزه‌شده (eMIPs) انجام می‌شود.

رویکردی نوین برای تشخیص استرس

نحوه عملکرد eMIP

فناوری eMIP که حدود ۳۰ سال پیش توسعه یافته، مانند قالب عمل می‌کند. پلیمر دور یک مولکول هدف (در اینجا کورتیزول) شکل می‌گیرد و سپس آن مولکول حذف می‌شود تا ردپایی از آن باقی بماند. این ردپا شکل فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز برای شناسایی مولکول‌های کورتیزول در نمونه‌های جدید را دارد.

«رویکرد eMIP یک بازی را تغییر می‌دهد. در گذشته برای ساخت بیوسنسورها باید گیرنده‌هایی مانند آنتی‌بادی‌ها تولید می‌کردیم. اما با eMIP تنها کافی‌ست یک قالب بسازیم»، سونکوساله توضیح داد.

مزیت‌های eMIP نسبت به روش‌های سنتی

در فناوری eMIP نیازی به سرمایه‌گذاری عظیم برای تولید آنتی‌بادی یا گیرنده خاص وجود ندارد. در صورت شناسایی یک نشانگر جدید برای استرس یا بیماری، می‌توان به‌سرعت پلیمر مربوطه را قالب‌گیری کرد.

ابزاری چندمنظوره برای سلامت

کاربردهایی فراتر از استرس

طراحی مدولار نخ دندان و سیستم eMIP آن را قادر می‌سازد تا نشانگرهای زیستی متنوعی را شناسایی کند، نه فقط کورتیزول. به‌عنوان مثال:

• گلوکز (پایش دیابت)
• استروژن (پایش باروری)
• مولکول‌های مرتبط با سلامت قلب، سرطان یا بیماری‌های عصبی

سنجش همزمان چند نشانگر زیستی

در آینده می‌توان این ابزار را به گونه‌ای توسعه داد که چندین نشانگر را به‌طور همزمان شناسایی کند. این قابلیت می‌تواند نمایی جامع‌تر از وضعیت سلامت فردی ارائه دهد.

پیش‌روی به‌سوی استفاده خانگی و کلینیکی

دقت قابل‌مقایسه با ابزارهای حرفه‌ای

اگرچه این ابزار هنوز در مرحله توسعه است، اما دقت آن با بهترین ابزارهای موجود برای تشخیص استرس برابری می‌کند. تیم دانشگاه تافتس هم‌اکنون در حال تجاری‌سازی آن از طریق یک استارتاپ هستند.

برای پایش مداوم، نه تشخیص اولیه

سونکوساله تأکید می‌کند که این ابزار برای پایش وضعیت فرد پس از تشخیص مناسب است، نه برای تشخیص اولیه:

«برای تشخیص، خون همچنان معیار طلایی است. اما پس از تجویز دارو، برای پایش وضعیت مثلاً قلب، این سنسور می‌تواند مفید باشد و مداخله سریع را ممکن کند.»

راهکاری ساده برای کنترل استرس مزمن

بدون نیاز به تغییر در سبک زندگی

یکی از نکات برجسته این فناوری، ادغام بی‌دردسر آن با عادات روزمره است. برخلاف ابزارهای پوشیدنی یا تجهیزات حجیم، این نخ دندان نیازی به آموزش خاص یا تغییر رفتار ندارد.

بخشی از سبد فناوری‌های سنسوری نخ‌پایه

این دستگاه بخشی از پروژه‌ای وسیع‌تر شامل حسگرهای نخ‌پایه است که برای:

• تشخیص حرکت
• تحلیل متابولیت‌های عرق
• سنجش گازهای محیطی
• ترانزیستورهای منعطف

طراحی شده‌اند. اما نخ دندان تشخیص استرس، به‌نظر می‌رسد کاربرپسندترین نوآوری آن‌ها باشد.

آینده پایش سلامت شخصی

پژوهش‌های صورت‌گرفته در دانشگاه تافتس می‌تواند مسیر را برای پایش شخصی‌سازی‌شده و آنی سلامت هموار کند. این نوآوری، مدیریت استرس مزمن و اثرات بلندمدت آن را تنها با یک حرکت ساده نخ دندان زدن ممکن می‌سازد.

این مطالعه در نشریه ACS Applied Materials and Interfaces منتشر شده است.