Un cerotto per monitorare il cortisolo e valutare il livello di stress

Dopo il cerotto che monitora la glicemia, alla Stanford University arriva un dispositivo indossabile che, applicato direttamente alla cute, analizza il sudore per valutare i livelli di cortisolo. Lo scopo? Misurare i livelli di stress. Il cortisolo è infatti un ormone steroideo prodotto dalle ghiandole surrenali in risposta a situazioni di stress psico-fisico. Ma il cosiddetto “ormone dello stress” è coinvolto anche in molte altre importanti funzioni fisiologiche. Per tale motivo monitorare i suoi livelli nei fluidi corporei in modo continuo e non invasivo risulta rilevante per mantenere condizioni fisiologiche sane.

Se il prototipo del cerotto divenisse realtà, potrebbe consentire alle persone con uno squilibrio di monitorare i propri livelli di cortisolo a casa. I dettagli della ricerca, guidata dall’italiano Alberto Salleo, sono stati pubblicati in Science Advances.

Il cortisolo: l’ ormone dello stress

Lo stress svolge un ruolo importante nella salute generale di un paziente. Quando siamo sotto stress, la ghiandola surrenale rilascia cortisolo nel sangue. L’aumento dei livelli di tale ormone ha un effetto negativo sulla regolazione di vari processi fisiologici come la pressione sanguigna, i livelli di glucosio e il metabolismo dei carboidrati. Lo stress prolungato può interrompere l’omeostasi nei sistemi cardiovascolare, immunitario, renale, scheletrico ed endocrino, portando allo sviluppo di malattie croniche.

Di conseguenza, c’è molto interesse nell’invenzione di dispositivi indossabili in grado di monitorare i livelli di stress.

La maggior parte dei sensori di stress descritti in letteratura si concentrano principalmente sul monitoraggio della traspirazione cutanea o della conduttività, della frequenza cardiaca e della temperatura.  Tuttavia questi sensori sono generalmente vulnerabili a falsi positivi, dal momento che l’alterazione dei parametri fisici corporei può anche essere indotta da cause non legate allo stress, come le condizioni meteorologiche e la febbre.

Un nuovo metodo

Onur Parlak, ricercatore e primo autore del paper, ha proposto un metodo alternativo: analizzare il sudore per misurare i livelli di cortisolo.

Nutriamo un particolare interesse per il rilevamento del sudore perché consente un monitoraggio costante e non invasivo dei vari biomarcatori usati per valutare le condizioni fisiologiche.

Dichiara Parlak.

Tuttavia, poichè il funzionamento dei biosensori sviluppati sino ad ora consiste nel rilevare la carica positiva o negativa di una molecola, individuare la presenza di cortisolo rappresenta una sfida non indifferente poiché, in condizioni di PH fisiologico, questo ormone risulta privo di carica.

Per superare questa sfida, Parlak ha ideato un sensore rettangolare ed elastico utilizzando una membrana che si lega specificamente al cortisolo. Incollato sulla pelle, il sensore assorbe il sudore in modo passivo, attraverso i fori presenti nella parte inferiore del cerotto. Il sudore è dunque raccolto in un serbatoio sormontato da una membrana sensibile al cortisolo. Gli ioni carichi come sodio o potassio, presenti nel sudore, passano attraverso la membrana a meno che non vengano bloccati dal cortisolo. Il sensore dunque non effettua la misurazione analizzando direttamente i livelli di cortisolo, ma rilevando la carica di questi ioni. Il cerotto è sormontato da uno strato impermeabile, che lo protegge dalla contaminazione.

Sono sempre entusiasta di un dispositivo, ma il sistema di raccolta del sudore ideato da Onur è davvero intelligente. Senza alcuna microfluidica attiva, è in grado di raccogliere abbastanza sudore per effettuare le misurazioni.

Commenta Salleo.

Risultati e sviluppi futuri

Un test così rapido e non invasivo potrebbe aiutare i medici a verificare il corretto funzionamento della ghiandola surrenale o dell’ipofisi di un paziente. Inoltre potrebbe permettere di rivelare i livelli di stress in pazienti non in grado di comunicare il proprio stato emotivo.

I risultati ottenuti sono comparabili con il gold standard, ma i ricercatori vogliono renderlo più affidabile e preciso, assicurarsi che sia anche riutilizzabile. In futuro, potrebbe essere sviluppato un sensore per rilevare il cortisolo dalla saliva, che eviterebbe ai pazienti di sudare per effettuare le misurazioni.