Notícia

Smartwatch consegue acompanhar a dinâmica do principal hormônio do estresse

Yichao Zhao e Zhaoqing Wang, UCLA

Fonte

UCLA | Universidade da Califórnia em Los Angeles

Data

domingo, 13 fevereiro 2022 14:55

Áreas

Bioeletrônica. Biotecnologia. Engenharia Biomédica. Metabolismo.

O corpo humano responde ao estresse, do cotidiano ao extremo, produzindo um hormônio chamado cortisol.

Até o momento, tem sido impraticável medir o cortisol como forma de identificar potencialmente condições como depressão e estresse pós-traumático, nas quais os níveis do hormônio estão elevados. Tradicionalmente, os níveis de cortisol são avaliados por meio de amostras de sangue em laboratórios profissionais e, embora essas medições possam ser úteis para diagnosticar certas doenças, elas não conseguem capturar as alterações nos níveis de cortisol ao longo do tempo.

Recentemente, uma equipe de pesquisa da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), nos Estados Unidos, desenvolveu um dispositivo que pode ser um grande passo no acesso à dinâmica do cortisol: um smartwatch que avalia os níveis de cortisol encontrados no suor – com precisão, de forma não invasiva e em tempo real. Descrita em um estudo publicado na revista científica Science Advances, a tecnologia pode oferecer aos usuários a capacidade de ler e reagir a um indicador bioquímico essencial de estresse.

“Antecipo que a capacidade de monitorar de perto as variações de cortisol ao longo do tempo será muito instrutiva para pessoas com transtornos psiquiátricos”, disse a Dra. Anne Andrews, coautora do estudo e professora de Psiquiatria e Ciências Biocomportamentais da UCLA, membro do California NanoSystems Institute da UCLA. e membro do Instituto Semel de Neurociência e Comportamento Humano. “Os pacientes podem detectar o início de alguma alteração ou monitorar mudanças em seus próprios padrões pessoais.”

O cortisol é adequado para medição através do suor, de acordo com o coautor Dr. Sam Emaminejad, professor associado de Engenharia Elétrica e de Computação na Escola de Engenharia da UCLA . “Determinamos que, ao rastrear o cortisol no suor, poderíamos monitorar essas mudanças em um formato vestível, como mostramos antes para outras pequenas moléculas, como metabólitos e produtos farmacêuticos. Por causa de seu pequeno tamanho molecular, o cortisol se difunde no suor com níveis de concentração que refletem de perto seus níveis circulantes”, destacou o pesquisador. A tecnologia concentra os avanços anteriores em bioeletrônica vestível e biosensores realizados pelas equipes de pesquisa.

O smartwatch e a tecnologia

No novo smartwatch, uma tira de filme adesivo fino especializado coleta pequenos volumes de suor, mensuráveis ​​em milionésimos de litro. Um sensor acoplado detecta o cortisol usando fitas de DNA projetadas, chamadas aptâmeros, que são projetadas para que uma molécula de cortisol se encaixe em cada aptâmero como uma chave se encaixa em uma fechadura. Quando o cortisol se liga, o aptâmero muda de forma, alterando o campo elétrico na superfície de um transistor.

A invenção – juntamente com um estudo de 2021 que demonstrou a capacidade de medir as principais substâncias químicas no cérebro usando sondas – é o resultado de uma longa pesquisa científica comandada pela professora Anne Andrews. Ao longo de mais de 20 anos, ela liderou esforços para monitorar moléculas como a serotonina, um mensageiro químico no cérebro ligado à regulação do humor, em seres vivos, apesar da vulnerabilidade dos transistores a ambientes biológicos úmidos e com sais.

Em 1999, ela propôs o uso de ácidos nucleicos – em vez de proteínas, o mecanismo padrão – para reconhecer moléculas específicas.

“Essa estratégia nos levou a resolver um problema fundamental da física: como fazer os transistores funcionarem para medições eletrônicas em fluidos biológicos”, disse a Dra. Andrews, que também é professora de Química e Bioquímica.

Enquanto isso, as pesquisas do Dr. Sam Emaminejad têm foco no monitoramento da saúde pessoal. Seu laboratório é pioneiro em dispositivos portáteis com biossensores que rastreiam os níveis de certas moléculas relacionadas a medidas específicas de saúde. “Estamos entrando na era do monitoramento presencial, onde, em vez de ir ao médico para fazer o check-out, o médico está basicamente sempre conosco. Os dados são coletados, analisados ​​e armazenados diretamente no corpo, dando-nos feedback em tempo real para melhorar nossa saúde e bem-estar”, destacou o pesquisador.

O laboratório do Dr. Emaminejad já havia validado anteriormente uma versão descartável de um filme adesivo especializado que permitiria que smartwatches analisassem produtos químicos do suor, bem como uma tecnologia que induz pequenas quantidades de suor mesmo quando o usuário está parado. Estudos anteriores mostraram que os sensores desenvolvidos pelo grupo do Dr. Emaminejad podem ser úteis para diagnosticar doenças como fibrose cística e para personalizar dosagens de medicamentos.

Um desafio ao usar os níveis de cortisol para diagnosticar a depressão e outros distúrbios é que os níveis do hormônio podem variar muito de pessoa para pessoa – então os médicos não tiram muitas informações de uma única medição. Mas os autores preveem que rastrear os níveis individuais de cortisol ao longo do tempo usando o smartwatch pode alertar os usuários e seus médicos sobre alterações que podem ser clinicamente significativas para o diagnóstico ou monitoramento dos efeitos do tratamento.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em Los Angeles (em inglês).

Fonte: Nicole Wilkins, Universidade da Califórnia em Los Angeles. Imagem: Smartwatch em teste. FOnte: Yichao Zhao e Zhaoqing Wang, UCLA.

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