Si quelqu'un vous demande maintenant à quel point vous êtes stressé, que dirais-tu? Un peu? Beaucoup? Tu ne sais pas?

Ce sont toutes des réponses valables, mais ils ne sont pas particulièrement utiles aux chercheurs et aux professionnels de la santé car ils sont subjectifs et difficilement quantifiables. Néanmoins, au lieu d'une meilleure méthode de mesure du stress, la méthode courante depuis des années a consisté en un questionnaire sur le stress. La principale alternative au questionnaire, une prise de sang, peut fournir des données quantitatives mais nécessite un professionnel qualifié pour prélever le sang, et le stress de la procédure elle-même - être piqué avec une grosse aiguille - peut fausser les résultats de beaucoup de gens.

Mais quelque chose de mieux pourrait être au coin de la rue.

Wei Gao, professeur assistant de génie médical à Caltech, a produit un capteur de sueur sans fil qui peut détecter avec précision les niveaux de cortisol, un composé naturel qui est communément considéré comme l'hormone du stress du corps. Dans un nouvel article paru dans la revue Matter, Gao et ses collègues chercheurs montrent comment ils ont conçu et fabriqué l'appareil de production en série et comment il fonctionne, et démontrer qu'il est efficace pour détecter les niveaux de cortisol en temps quasi réel.

Le développement d'un appareil peu coûteux et précis pour mesurer le cortisol pourrait permettre un suivi plus généralisé et plus facile du stress mais aussi d'autres conditions telles que l'anxiété, trouble de stress post-traumatique, et la dépression, qui sont tous corrélés à des changements dans les niveaux de cortisol.

Le capteur développé par Gao est préparé en utilisant une approche similaire à un autre capteur de sueur qu'il a récemment créé qui peut mesurer le niveau d'acide urique dans le sang, ce qui est utile pour surveiller des conditions telles que les maladies cardiovasculaires, Diabète, ou une maladie rénale. Ce capteur de sueur, et le nouveau que Gao et son équipe ont créé, sont tous deux en graphène, une forme de feuille de carbone. Une feuille de plastique est gravée au laser pour générer une structure de graphène en 3D avec de minuscules pores dans lesquels la sueur peut être analysée. Ces pores créent une grande surface dans le capteur, ce qui le rend suffisamment sensible pour détecter des composés qui ne sont présents qu'en très faible quantité dans la sueur. Dans le nouveau capteur, ces minuscules pores sont couplés à un anticorps, un type de molécule du système immunitaire, spécifiquement sensible au cortisol, lui permettant ainsi de détecter le composé.

Le capteur a été testé de deux manières différentes. Dans un essai, la sueur d'un volontaire a été analysée sur une période de six jours, et des données représentant les niveaux de cortisol ont été recueillies. Chez un individu sain, les niveaux de cortisol montent et descendent selon un cycle quotidien. Les niveaux culminent juste après qu'un individu se réveille chaque matin et diminuent tout au long de la journée, et c'est exactement ce que le capteur a détecté.

Gao dit qu'il s'agit de la première démonstration d'un capteur capable de surveiller de manière non invasive la fluctuation quotidienne du cortisol, ajoutant que la surveillance du cycle quotidien de cortisol d'un patient pourrait révéler la présence de problèmes de santé mentale.

"Les patients dépressifs ont un schéma circadien de cortisol différent de celui des individus sains, ", dit-il. "Avec les patients atteints du SSPT, c'est un autre différent."

Dans l'autre essai, des changements dans les niveaux de cortisol ont été enregistrés au fur et à mesure qu'ils se produisaient en réponse à un facteur de stress aigu. Cela a été fait à travers deux expériences. En premier, les sujets de test ont été invités à effectuer des exercices d'aérobie, car l'exercice intense est connu pour provoquer une forte augmentation du cortisol. Dans la deuxième expérience, les sujets du test ont été invités à plonger leurs mains dans de l'eau glacée, un facteur de stress suffisant pour provoquer la libération de cortisol. Dans les deux expériences, les capteurs ont immédiatement détecté une augmentation des niveaux de cortisol.

"Notre temps d'analyse pourrait n'être que de quelques minutes, " dit Gao. " Typiquement, un test sanguin prend au moins une à deux heures et nécessite une prise de sang induisant un stress. Pour le suivi du stress, le temps est très important."

Bien que le capteur de Gao puisse trouver de nombreuses utilisations dans des applications médicales typiques ici sur Terre, il est également examiné pour des applications potentielles hors du monde. En octobre, La NASA a annoncé que Gao est l'un des six chercheurs sélectionnés pour participer à des études sur la santé des humains lors de missions dans l'espace lointain. Gao recevra un financement pour développer la technologie des capteurs en un système de surveillance du stress et de l'anxiété des astronautes dans le cadre du programme, qui est administré par l'Institut de recherche translationnelle pour la santé spatiale (TRISH).

"Nous visons à développer un système portable capable de collecter des données multimodales, comprenant à la fois des informations sur les signes vitaux et les biomarqueurs moléculaires, pour obtenir la classification précise du stress et de l'anxiété dans l'espace lointain, " dit Gao.

L'article décrivant le capteur et les découvertes de Gao, titré, "Enquête sur la dynamique du cortisol dans la sueur humaine à l'aide d'un système mHealth sans fil à base de graphène, " paraît en ligne le 26 février et en version imprimée dans le numéro d'avril de Question .