Engenheiros EPFL, trabalhando em associação com a startup Xsensio, desenvolveram um sistema vestível que pode medir continuamente a concentração de cortisol - o hormônio do estresse - no suor humano. Seu dispositivo pode eventualmente ajudar os médicos a compreender e tratar melhor as condições relacionadas ao estresse, como esgotamento e obesidade.

Todos nós já nos sentimos estressados ​​em algum momento, seja em nossa vida pessoal ou profissional ou em resposta a circunstâncias excepcionais como a pandemia de COVID-19. Mas até agora não havia como quantificar os níveis de estresse de maneira objetiva.

Isso pode mudar em breve, graças a um pequeno sensor vestível desenvolvido por engenheiros do Laboratório de Dispositivos Nanoeletrônicos (Nanolab) e Xsensio da EPFL. O dispositivo pode ser colocado diretamente na pele do paciente e pode medir continuamente a concentração de cortisol, o principal biomarcador de estresse, no suor do paciente.

Cortisol:uma espada de dois gumes

O cortisol é um hormônio esteróide produzido por nossas glândulas supra-renais a partir do colesterol. Sua secreção é controlada pelo hormônio adrenocorticotrófico (ACTH), que é produzido pela glândula pituitária. O cortisol desempenha funções essenciais em nossos corpos, como a regulação do metabolismo, níveis de açúcar no sangue e pressão arterial; também afeta o sistema imunológico e as funções cardiovasculares.

Quando estamos em uma situação estressante, seja com risco de vida ou mundano, o cortisol é o hormônio que assume o controle. Ele instrui nossos corpos a direcionar a energia necessária para o nosso cérebro, músculos e coração. "O cortisol pode ser secretado por impulso - você se sente bem e de repente acontece algo que o coloca sob estresse, e seu corpo começa a produzir mais do hormônio, "diz Adrian Ionescu, chefe da Nanolab.

Enquanto o cortisol ajuda nossos corpos a responder a situações estressantes, na verdade, é uma espada de dois gumes. Geralmente é secretado ao longo do dia de acordo com um ritmo circadiano, com pico entre 6h e 8h e, em seguida, diminuindo gradualmente à tarde e à noite. "Mas em pessoas que sofrem de doenças relacionadas ao estresse, este ritmo circadiano é completamente alterado, "diz Ionescu." E se o corpo produz cortisol demais ou não o suficiente, que pode prejudicar seriamente a saúde de um indivíduo, potencialmente levando à obesidade, doença cardiovascular, depressão ou esgotamento. "

Capturando o hormônio para medi-lo

Os exames de sangue podem ser usados ​​para fazer medições instantâneas dos níveis de cortisol dos pacientes. Contudo, quantidades detectáveis ​​de cortisol também podem ser encontradas na saliva, urina e suor. A equipe de Ionescu na Nanolab decidiu focar no suor como o fluido de detecção e desenvolveu um patch inteligente vestível com um sensor miniaturizado.

O patch contém um transistor e um eletrodo feito de grafeno que, devido às suas propriedades únicas, oferece alta sensibilidade e limites de detecção muito baixos. O grafeno é funcionalizado através de aptâmeros, que são fragmentos curtos de DNA ou RNA de fita simples que podem se ligar a compostos específicos. O aptâmero no patch EPFL carrega uma carga negativa; quando entra em contato com o cortisol, ele imediatamente captura o hormônio, fazendo com que os fios se dobrem sobre si mesmos e trazendo a carga para mais perto da superfície do eletrodo. O dispositivo então detecta a carga, e, conseqüentemente, é capaz de medir a concentração de cortisol no suor do usuário.

Até aqui, nenhum outro sistema foi desenvolvido para monitorar as concentrações de cortisol continuamente ao longo do ciclo circadiano. "Essa é a principal vantagem e recurso inovador do nosso dispositivo. Como ele pode ser usado, os cientistas podem coletar quantitativos, dados objetivos sobre certas doenças relacionadas com o estresse. E eles podem fazer isso de uma forma não invasiva, maneira precisa e instantânea em toda a gama de concentrações de cortisol no suor humano, "diz Ionescu.

Engenharia aprimorou a saúde

Os engenheiros testaram seu dispositivo na plataforma Lab-on-SkinTM proprietária da Xsensio; o próximo passo será colocá-lo nas mãos dos profissionais de saúde. Esmeralda Megally, CEO da Xsensio, afirma:"A equipe conjunta de P&D da EPFL e da Xsensio alcançou um marco importante de P&D na detecção do hormônio cortisol. Esperamos testar este novo sensor em um ambiente hospitalar e descobrir como nosso corpo funciona." A equipe montou um projeto de ponte com a Prof. Nelly Pitteloud, chefe da endocrinologia, diabetes e metabolismo no Lausanne University Hospital (CHUV), para sua equipe experimentar o sistema de monitoramento contínuo de cortisol em pacientes humanos. Esses testes envolverão indivíduos saudáveis, bem como pessoas que sofrem da síndrome de Cushing (quando o corpo produz cortisol em excesso), Doença de Addison (quando o corpo não produz o suficiente) e obesidade relacionada ao estresse. Os engenheiros acreditam que seu sensor pode dar uma contribuição importante para o estudo dos ritmos fisiológicos e patológicos da secreção de cortisol.

E quanto às doenças psicológicas causadas por muito estresse? "Por enquanto, eles são avaliados com base apenas nas percepções e estados de espírito dos pacientes, que muitas vezes são subjetivos, "diz Ionescu." Portanto, tendo um confiável, O sistema vestível pode ajudar os médicos a quantificar objetivamente se um paciente está sofrendo de depressão ou esgotamento, por exemplo, e se seu tratamento é eficaz. O que mais, os médicos teriam essas informações em tempo real. Isso seria um grande passo na compreensão dessas doenças. "E quem sabe, talvez um dia essa tecnologia seja incorporada em pulseiras inteligentes. "A próxima fase se concentrará no desenvolvimento de produtos para transformar esta invenção empolgante em uma parte fundamental de nossa plataforma de detecção Lab-on-Skin, e trazer monitoramento de estresse para wearables de última geração, "diz Megally.