מעבדה על עדשת מגע מודדת מתח נפשי בעזרת סרוטונין

מעבדה זעירה שעל עדשת מגע מסוגלת למדוד את המוליך העצבי סרוטונין בדמעות, וכך לפתוח אפשרות לדרך לבישה חדשה לניתוח רמות מתח בלי נטילת דם. המחקר פורסם ב-16 בספטמבר בכתב העת Science Translational Medicine, והמכשיר נבנה בידי צוות במכון Terasaki לחדשנות ביו-רפואית בלוס אנג'לס.

סרוטונין כאות של מתח

מתח נפשי נקשר להתפתחותם של הפרעות כמו דיכאון וסכיזופרניה, אך רופאים מרבים להעריך אותו באמצעות שאלונים או יומנים, שהם סובייקטיביים מאוד. סרוטונין, שלעתים מכונה הורמון המצב רוח הטוב, ממלא תפקיד מרכזי בוויסות מצב הרוח. הוא נמצא בעיקר במערכת העיכול, בדם ובמערכת העצבים, אך כמויות קטנות ממנו נמצאות גם בדמעות.

לדברי יאנגג'י ג'ו, מנהל מרכז המכשור הביו-רפואי במכון Terasaki, ״דמעות יכולות להפוך למקור מעשי ולא פולשני של מידע ביוכימי שאפשר למדוד שוב ושוב לאורך זמן״. רוב בדיקות הביו-מרקרים נשענות עדיין על נטילת דם, שמספקת רק תמונת מצב רגעית, הוא מוסיף.

איך העדשה עובדת

הצוות ייצר עדשות הידרוג'ל רכות ורבות-שימוש, שבתוכן אלקטרודות גמישות ותואמות ביולוגית מגרפן ומכסף, שהודפסו בתבניות מפותלות שנועדו לעמוד בעיוותים חוזרים. תרכובת בשם פרוצן הוצמדה לגרפן כדי לזהות סרוטונין בצורה יציבה וחזרתית. מכיוון שהסרוטונין נמצא בריכוזים נמוכים מאוד, אומר ג'ו, ״החיישן חייב להיות רגיש במיוחד ובמקביל להבחין בין הסרוטונין למולקולות אחרות בדמעות״.

בבדיקות במעבדה, בכלים עם דמעות מלאכותיות שהועשרו בסרוטונין, זיהו העדשות ריכוז נמוך של 72 טריליוניות של מול לליטר, הרבה מתחת לרמה הממוצעת בדמעות אדם, כ-15 מיליארדיות של מול לליטר. העדשות נותרו פעילות גם לאחר יותר מ-28 ימים של היפוכים, קיפולים, מתיחות ופיתולים חוזרים.

מתנדבים, חזיר ועכברים

החוקרים מדדו דמעות של 10 מתנדבים חמש דקות לפני, מיד אחרי וכ-30 דקות אחרי שתי מטלות מלחיצות: נאום בפני קהל ופתרון תרגילים במתמטיקה. כצפוי, רמות הסרוטונין בדמעות ירדו ככל שהמתח גבר. בבדיקה נוספת הונחה עדשה על עינו של חזיר מורדם במשך כחמש דקות; היא זיהתה סרוטונין כאשר הוזלפו לעין דמעות מלאכותיות בריכוזים של 50 ו-100 ננומולר, ולא גרמה לסימני זיהום או גירוי. בעכברים שהוגבלו בתנועה כמה שעות ביום כדי להגביר את המתח, ירד הסרוטונין בדם ובדמעות במידה דומה.

מה הלאה

בבדיקות המעבדה ובחזיר חוברו העדשות לציוד קריאה באמצעות חוטי ניקל גמישים. הצוות בנה גם גרסת הוכחה לדרך אלחוטית, הכוללת שבב NFC מזערי ואנטנה נמתחת לפעולה בלי סוללה ולהעברת נתונים לסמארטפון, אך נדרשים אופטימיזציה, בדיקות בטיחות ותיקוף נוספים. ג'ו אומר שיש עוד להבין כיצד משתנה הסרוטונין בדמעות בין אנשים, לאורך שעות היום ובמצבי מחלה, וכיצד המדידות קשורות לסמני דם. וויי גאו, פרופסור להנדסה רפואית ב-Caltech שלא היה שותף למחקר, מכנה את העבודה ״כיוון מרגש בתחום החיישנים הלבישים״, שמתקדם מעבר לדופק ולטמפרטורה לניטור רציף של מידע מולקולרי.