Датчик пота с AI предсказывает беспокойство до появления симптомов

Прорывное пластырь пота показывает скрытую химию стресса вашего организма, отделяя упражнения от эмоционального напряжения и используя ИИ для прогнозирования тревоги, прежде чем вы даже почувствуете.

Изучать: Стресс -эмический: носимый микрофлюидный биосенсор для динамического профилирования множественных гормонов напряжений в поте

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Наука достиженияГруппа исследователей сообщила и подтвержден стрессмическим, носимым мультиплексированным микрофлюидным биосенсором, который выполняет последовательную отборочную выборку с интервалом с ≈6-минуты для количественной оценки кортизола (CORT), адреналина (EPI) и норэпинефрина (NE) во время пота. Эта работа позволяет обнаружить EPI и NE в человеческом поту на месте наряду с кортизолом.

Фон

Многие взрослые сообщают о чувстве крайнего стресса, государство, связанное с сердечно-сосудистыми заболеваниями и депрессией, и встречи с психическим здоровьем являются одними из наиболее распространенных причин посещений первичной ухода. Тем не менее, большинство людей по-прежнему оценивают стресс с помощью опросов или считываний по сбору сердечников, которые не могут отделить радостный прилив адреналина от вредного, продолжительного напряжения. Биохимики давно знают, что Cort, Epi и NE нарисуют молекулярную временную шкалу напряжения, но их измерение потребовало игл и лабораторий. Подходящий датчик, способный следовать за всеми тремя молекулами, может выявить скрытые схемы стресса, персонализировать уход за психическим здоровьем и направлять безопасность на рабочем месте. Дальнейшие исследования должны уточнить точность среди разнообразных групп населения.

Об исследовании

Инженеры изготавливали кожное конформационное устройство, стрессомическое, на гибкой печатной плате (FPCB), несущего золотой нанодендрит (AUND), работающий на лазерном графене (ногах), работающие электроды (WES), сенсоры серебряной/серебристо-хлорид (Re) и интегрированные температуры, pH и ионно-сильные сенсоры. Многослойная микрофлюидная сеть, содержащая капиллярные взрывообороты (CBV), последовательно направленные ионофоретически генерируемые пот в пяти камерах реагентов. В каждой камере конкуренты, меченные метилен-голубым (MB), конкуренты антигена, смешанные с входящей жидкостью, и конкурировали с эндогенным CORT, EPI и NE за сайты антител. Квадратная волна вольтометрия (SWV) записала токи восстановления, в то время как временное событие на таймере намазывалось каждому событию заполнения для нормализации межиндивидуальных различий в скорости пота. Биосовместимость устройства была проверена с помощью 3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -2,5-дифенилтетразолиевого бромида (МТТ) анализами и 21-дневного протокола чувствительности кожи гвинеи.

Аналитическая производительность была установлена в буфере с использованием дифференциальной импульсной вольтамперометрии (DPV), электрохимической спектроскопии импеданса (EIS) и перекрестной проверки иммуноферментного анализа (ELISA). Оценка человека зарегистрировала здоровые добровольцы, которые завершили высокоинтенсивные интервальные тренировки (HIIT), просмотрели негативные изображения международной аффективной системы изображений (IAPS) или следовали протоколу добавок (таурин 1000 мг и формулировку теанин-магния [Theanine Serene with Relora]) Пот был профилирован каждые шесть минут в течение 40 минут с помощью CBV-последовательных камер, и аффект был захвачен с помощью положительного и отрицательного графика аффекта (PANAS) и инвентаризации тревожности государственного поступления (STAI), в то время как все протоколы последовали за одобрением контрольной комиссии.

Обзор стрессамики, мультиплексированная система мониторинга гормонов на стрессе. (А) Схематическая иллюстрация путей реагирования на стресс тела. Ось оси HPA запускает высвобождение кортизола (CORT) через кортикотропин-рилизинг-гормон (CRH) и адренокортикотропный гормон (ACTH), в то время как SNS стимулирует медол надпоченов, чтобы высвобождать эпинефрин (EPI) и неордиснефрин (NE) в регламентные ткани. (B) Репрезентативные профили уровней CORT, EPI и NE при физическом стрессе (HIIT), эмоционального стресса (IAP) и после стрессовой модуляции (добавки). Эти данные иллюстрируют примеры тенденции, а не непрерывную динамику гормонов. (C) Конструкция стрессомической, состоящей из трех гормональных биосенсоров, микрофлюидного модуля для автоматизированного последовательного отбора проб пота, восстановления и доставки реагентов, слоя сбора, который облегчает отбор проб пота и накопление, а также пары гидрогелей, загруженных карбахолом для индукции пота. (D) Рабочий процесс микрофлюидной системы для обнаружения гормонов напряжений: (i) Пота заполняет реагент и камеры обнаружения, реконструкция аналитов в буфере с окислительно-меченными конкурентами; (ii) аналиты инкубируют и конкурируют за связывание в электродах в камерах обнаружения; (iii) несвязанные молекулы промывают для сохранения точности датчика во время автоматических циклов обновления; (iv) Электрохимическое обнаружение количественно определяет гормоны путем измерения окислительно-восстановительных сигналов, обеспечивая чувствительный мониторинг в реальном времени. (От E до g) Фотографии стрессмики, включая микрофлюидный датчик -патч (E), полностью интегрированную беспроводную систему (F) и систему, которую носят на верхнем руке и предплечье (G). Шкала, 1 см (E и F) и 5 см (G).

Результаты исследования

Исследования морфологии электродов выявили пористый каркас ног, покрытый энмидами с высокой поверхностью, конфигурацией, которая снизила сопротивление переноса заряда и усилила окислительно-восстановительные сигналы. Кривые калибровки с логарифмическим калибровкой, продуцированные, охватывающие 0–100 нг Ml⁻⁻ (Cort) и 0–100 пг Ml⁻⁻ (катехоламины), с ограничениями обнаружения 2,70 нг Ml⁻⁻, 2,73 пг ml⁻⁻ и 9,14 pg Ml⁻⁻ соответственно. Потеки, полученные из пота, соответствовали показаниям ELISA в пот (n = 21) и коррелировали с сывороткой (n = 74). Архитектура CBV заполняла каждую из пяти камер с помощью шестиминутных приращений, а электрод таймера подтвердил независимость потока по скоростям пота от 0,5 до 3 мкл мин. При циклическом изгибе до радиуса 1,5 см сигналы показали минимальные изменения, поддерживая точность на теле.

Во время HIIT носимый зарегистрировал прозрачный подъем CORT в течение первых десяти минут, скромный всплеск NE и переходные следы EPI; Значения возвращались к базовой линии на 40 минут. Психологический стресс, вызванный изображениями IAPS, оставил статистически не изменился CORT CORT, но приводил к росту NE (с EPI в основном неизменным), что параллельно повышенные оценки STAI. Приглашение на добавление привело к прогрессивному снижению CORT и небольшому снижению NE; EPI оставался относительно стабильным, а оценки вопросника не изменились значительно, что указывает на базовую нейроэндокринную модуляцию, а не острой облегчение.

Модели случайных лесов (RF), обученные первыми 20 минутами гормональных данных, предсказывали отрицательный аффект, положительный аффект и тревожность состояния с точностью 62%, 54%и 86%соответственно. Аддитивные объяснения Shapley (SHAP) показали, что CORT доминировала в классификации с негативным воздействием, в то время как NE и EPI предоставили дополнительную информацию для прогнозирования тревоги; Ни один один биомаркер не объяснил решения модели.

Осаждение AUND снизило устойчивость, прикрепление белка-A/G подняло его, и 6-меркапто-1-гексанол (MCH) стабилизированные сигналы, подтверждая последовательную химию. Микрофлюидный расположение сохраняла чувствительность, несмотря на быстрый поток, обеспечивая длительную инкубацию посредством градиента взрыва. Стабильность сигнала поддерживалась в течение периода испытаний, демонстрируя стабильную производительность во время тестов на теле.

Во всех экспериментах межиндивидуальная изменчивость оказалась существенной, поскольку некоторые участники демонстрировали быстрое гашение оси гипоталамуса-надпочечника (HPA), в то время как другие поддерживали повышенную симпатическую нервную систему (SNS), которые хорошо вызвали. FPCB, Bluetooth Low Energy (BLE) телеметрия и пользовательские мобильные приложения калиброванные данные в режиме реального времени; Тесты на теле также связаны с ноутбуком.

Выводы

Подводя итог, исследование демонстрирует, что гибкий FPCB-интегрированный микрофлюидный биосенсор выполняет последовательную количественную оценку с разрешением по времени (приблизительно 6-минутное разрешение) трех основных гормонов стресса при пот с низким пикомолярным (катехоламины) к наномолярной (кортизольной) чувствительности.

Технология отличала физическое усилие от психологического штамма, захватила эффект, страдающий от гормонов пищевой добавки, и предсказали самооценку тревоги с использованием машинного обучения, работающего в результате одновременных данных CORT, EPI и NE. Предоставляя лабораторную аналитику через патч, который транслирует результаты, платформу прокладывает путь для персонализированного стресса, раннего выявления неадаптивных реакций и объективной оценки вмешательств психического здоровья на рабочих местах, клиниках, спортивных аренах и повседневной жизни.

Авторы отмечают вариабельность пакетов к партии и рекомендуют стандартизация процесса и пакетную калибровку в будущих итерациях.

Ссылка на журнал:

• Tu, J., Yeom, J., Ulloa, JC, Solomon, SA, Min, J., Heng, W., Kim, G., Dao, J., Vemu, R., Pang, M., Wang, C., Kim, D.H. & Gao, W. (2025). Стресс -эмический: носимый микрофлюидный биосенсор для динамического профилирования множественных гормонов напряжений при поте. Наука Адвла 11 (32). Doi: 10.1126/sciadv.adx6491,

2025-08-08 00:37:00


1754615137
#Датчик #пота #предсказывает #беспокойство #до #появления #симптомов