Senzor potu poháněného AI předpovídá úzkost předtím, než se objeví příznaky

Průlomová náplast s průlomkou potu odhaluje skrytou chemii stresu vašeho těla, odděluje cvičení od emocionálního napětí a používá AI k předvídání úzkosti, než ji budete pociťovat.

Studie: Stresomic: nositelný mikrofluidní biosenzor pro dynamické profilování více stresových hormonů v potu

V nedávné studii zveřejněné v časopise Pokroky vědySkupina vědců hlásila a validovaná stresomika, nositelný multiplexovaný mikrofluidní biosenzor, který provádí časově trasovaný, sekvenční odběr vzorků v ~ 6minutovém intervalech pro kvantifikaci kortizolu (CORT), epinefrinu (EPI) a norepinefrinu (NE) v. Tato práce umožňuje detekci EPI a NE v lidském potu spolu s kortizolem.

Pozadí

Mnoho dospělých uvádí, že pociťuje extrémní stres, stav spojený s kardiovaskulárními chorobami a depresí a setkání s duševním zdraví patří mezi nejčastější důvody návštěv primární péče. Přesto většina lidí stále měří stres s průzkumy nebo fitness-pásmovou hodnotou srdeční sazby, které nedokážou oddělit radostný adrenalinový spěch od škodlivého, přetrvávajícího napětí. Biochemisté již dlouho vědí, že Cort, Epi a NE načrtávají molekulární časovou osu stresu, ale jejich měření vyžaduje jehly a laboratoře. Senzor přátelský k tělu, který je schopen sledovat všechny tři molekuly, by mohl odhalit skryté vzorce stresu, personalizovat péči o duševní zdraví a vést bezpečnost na pracovišti. Další studie musí upřesnit přesnost napříč různými populacemi.

O studii

Inženýři vyrobili zařízení-konformální zařízení, stresomické, na flexibilní desce potištěných obvodů (FPCB) nesoucí zlatý nanodendritu (AUND)-dekotovaný laserově engagraved grafen (WES), stříbrný/stříbrný chloridový elektrodu (RE) a integrovanou teplotu, pH a ionic a ionic assors. Vícevrstvá mikrofluidická síť obsahující kapilární burs ventily (CBVS) postupně nasměrované iontoforeticky generované pot po pěti činidlech. V každé komoře se methylen-blue (MB)- antigen Konkurenti se smíchali s příchozí tekutinou a soutěžili s endogenními Cort, EPI a NE pro místa protilátek. Voltametrie čtvercové vlny (SWV) zaznamenala redukční proudy, zatímco každá časovače časovače časově zařadila každou událost plnění tak, aby normalizovala rozdíly mezi individuálním potem. Biokompatibilita zařízení byla ověřena pomocí 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-difenyltetrazolium bromid (MTT) a 21denní protokol o citlivosti na morkujnu.

Analytická výkonnost byla stanovena v pufru s použitím diferenciální pulzní voltametrie (DPV), elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS) a enzymově vázané imunosorbentové test (ELISA). Hodnocení člověka zapsalo zdravé dobrovolníky, kteří absolvovali trénink intervalu s vysokou intenzitou (HIIT), prohlíželi negativní mezinárodní afektivní obrazový systém (IAPS), nebo se řídili doplňkovým protokolem (taurin 1000 mg a formulaci theanin-magnesium (theanine Serene s relora))). Pot byl profilován každých šest minut po dobu 40 minut prostřednictvím CBV-sekvanovaných komor a vliv byl zachycen pomocí pozitivního a negativního vlivu (PANAS) a státních znaků úzkosti (STAI), zatímco všechny protokoly následovaly schválení revizní desky.

Přehled stresomiku, multiplexovaného nositelného monitorovacího systému stresových hormonů. (A) Schematické ilustraci cest stresové reakce těla. Osa HPA spustí uvolňování kortizolu (CORT) prostřednictvím hormonu uvolňujícího kortikotropin (CRH) a adrenokortikotropního hormonu (ACTH), zatímco SNS stimuluje nadledvinu a reguluje regulaci lokálních tvůrců na nervozitu v krvi. (B) Reprezentativní profily hladin CORT, EPI a NE pod fyzickým stresem (HIIT), emoční stres (IAP) a po modulaci stresu (doplnění). Tato data ilustrují příklady trendů spíše než kontinuální dynamiku hormonů. (C) Návrh stresomiku, sestávající ze tří hormonálních biosenzorů, mikrofluidního modulu pro automatizovaný sekvenční odběr potu, rekonstituce a dodávání činidla, sběrné vrstvy, která usnadňuje odběr vzorků a akumulace potu a dvojici hydrogelů zasílaných karbacholem pro indukci potu. (D) Pracovní postup mikrofluidního systému pro detekci stresových hormonů: (i) potní výplně činidla a detekční komory, rekonstituce analytů v pufru s redoxně značenými konkurenty; ii) analyty inkubují a soutěží o vazbu v elektrodách v detekčních komorách; (iii) nevázané molekuly jsou proplachovány tak, aby zachovaly přesnost senzoru během automatizovaných obnovovacích cyklů; (iv) Elektrochemická detekce kvantifikuje hormony měřením redoxních signálů, což umožňuje citlivé monitorování v reálném čase. (E na G) Fotografie stresomického, včetně mikrofluidních senzorových náplastí (E), plně integrovaného bezdrátového systému (F) a systému nošeného na horním paži a předloktí (G). Měřítko, 1 cm (E a F) a 5 cm (g).

Výsledky studie

Elektrodové morfologické studie odhalily porézní lešení nohou přikrývanou AuDS s vysokým povrchem, konfigurací, která snížila odolnost proti přenosu náboje a amplifikovalo redoxní signály. SWV produkovaly log-lineární kalibrační křivky překlenující 0–100 ng ml⁻ (CORT) a 0–100 pg ml⁻ (katecholaminy), s limity detekce 2,70 ng ml⁻, 2,73 pg ml⁻ a 9,14 pg ml⁻⁻. Proudy odvozené od potu odpovídaly hodnotám ELISA v potu (n = 21) a korelovaly se sérem (n = 74). Architektura CBV naplnila každou z pěti komor v šestiminutových přírůstcích a elektroda časovače potvrdila nezávislost průtoku přes rychlost potu od 0,5 do 3 μl min⁻. Pod cyklickým ohýbáním na poloměr 1,5 cm vykazovaly signály minimální variace, což podporuje přesnost těla.

Během HIIT se nositelný zaregistroval jasný CORT vzestup během prvních deseti minut, skromný přepětí NE a přechodné stopy EPI; Hodnoty se vrátily k základní linii o 40 minut. Psychologický stres vyvolaný obrazy IAPS opustil Cort statisticky nezměněný, ale způsobil nárůst NE (s EPI do značné míry nezměněné), který paralelní s zvýšeným skóre STAI. Doplněk požití řídil progresivní pokles CORT a malý ne pokles; EPI zůstala relativně stabilní a skóre dotazníku se významně nezměnilo, což naznačuje spíše základní neuroendokrinní modulaci než akutní reliéf.

Modely náhodných lesů (RF) vyškolené v prvních 20 minutách hormonálních dat předpovídaly negativní vliv, pozitivní vliv a státní úzkost s přesností 62%, 54%a 86%. Shapleyova aditivní vysvětlení (Shap) ukázala, že CORT dominovala klasifikaci negativního ústupu, zatímco NE a EPI přispěly doplňující informace k predikci úzkosti; žádný svobodný Biomarker Samotný vysvětlil rozhodnutí modelu.

Depozice AUND snížila rezistenci, připojení protein-A/G ji zvýšilo a 6-merkapto-1-hexanol (MCH) blokující stabilizované signály, což potvrzuje konzistentní chemii. Mikrofluidní rozložení udržovalo citlivost navzdory rychlému toku tím, že umožňuje prodlouženou inkubaci pomocí gradientu tlaku. Stabilita signálu byla udržována během testovacího období, což prokazuje stabilní výkon během testů na těle.

Ve všech experimentech se meziindividuální variabilita ukázala jako podstatná, protože někteří účastníci vykazovali rychlé zhášení ose hypothalamicko-hypofýzy (HPA), zatímco jiní udržovali zvýšené sympatické nervový systém (SNS) dobře vystupujte do zotavení. Telemetrie FPCB, Bluetooth Low Energy (BLE) a vlastní mobilní aplikace streamovaly kalibrovaná data v reálném čase; Testy na těle se také propojily s notebookem.

Závěry

Abych to shrnul, studie ukazuje, že flexibilní mikrofluidní biosenzor integrovaný FPCB provádí časově rozlišenou sekvenční kvantifikaci (přibližně 6minutové rozlišení) tří hlavních stresových hormonů v potu s nízkopikomolárním (katocholaminy) na nanomolární (kortisol) senzitivitu.

Technologie odlišuje fyzickou námahu od psychologického kmene, zachytila účinek doplňku stravy a předpovídala úzkost nahlášené hormonem a předpovídala úzkost strojové učení poháněné současnými údaji Cort, EPI a NE. Poskytováním laboratorní analytiky skrz náplast, která proudí výsledky nad BLE, platforma připravuje cestu pro personalizované dashboardy stresu, včasnou detekci maladaptivních reakcí a objektivního hodnocení intervencí duševního zdraví na pracovištích, klinikách, atletických arénách a každodenním životě.

Autoři si všimnou variability dávkové dávky a doporučují standardizaci procesu a kalibraci specifické pro dávku v budoucích iteracích.