UCLA onderzoeksteam meet cortisol via smartwatch

Een onderzoeksteam, verbonden aan de Universiteit van Californië (UCLA), ontwikkelde een smartwatch die in staat zou zijn het cortisolgehalte in zweet nauwkeurig, niet-invasief en in realtime te meten. Gebruikers kunnen zo een essentiële biochemische indicator van stress aflezen van hun smartwatch. Vorige maand verschenen de resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances met als titel Wearable aptamer-field-effect transistor sensing system for noninvasive cortisol monitoring.

Een dunne strook lijmfilm, die als dragerlaag fungeert in de smartwatch, neemt kleine hoeveelheden zweet op. Het meet miljoensten van een liter aan zweet. Vervolgens detecteert een bevestigde sensor de cortisol. Om dit te bewerkstelligen zijn gemanipuleerde DNA-strengen, genaamd aptameren, gebruikt. Door het gekozen ontwerp past een cortisolmolecuul op de aptameer, zoals een sleutel in een slot. Zodra dit gebeurt dan vervormt de aptameer, zodat de elektrische velden aan het oppervlak van een transistor veranderen.

Ontwerp van de smartwatch die cortisolgehalte in zweet meet

Cortisol en depressie

Cortisol staat ook wel bekend als het stresshormoon. Het helpt het lichaam bij een goed slaap-waakritme, beschermt tegen infecties en zorgt dat het lichaam snel reageert op stress. De gangbare methode om cortisolniveaus te meten is via bloedmonsters in professionele laboratoria. Volgens de onderzoekers is deze methode nuttig voor het diagnosticeren van bepaalde aandoeningen, maar laat het na om veranderingen in cortisolniveaus over langere tijd bij te houden. Ze stellen dat het tot op heden onpraktisch is om cortisol te meten bij het identificeren van bijvoorbeeld depressie en post-traumatische stress, waarbij de cortisolniveaus verhoogd zijn.

Cortisolniveaus meten

Voor wetenschappers is het een grote uitdaging om cortisolniveaus in te zetten bij de diagnose van depressies en andere aandoeningen. De niveaus van het stresshormoon variëren sterk van persoon tot persoon, waardoor artsen niet veel leren van een enkele meting. Desalniettemin verwacht het onderzoeksteam dat de individuele cortisolniveaus uit smartwatches resultaten opleveren die klinisch relevant zijn voor toekomstige diagnoses en bij het monitoren van behandeltrajecten bij patiënten.

"Ik verwacht dat de mogelijkheid om variaties in cortisol nauwlettend in de gaten te houden door de tijd heen, zeer leerzaam zal zijn voor mensen met psychiatrische stoornissen. Ze kunnen misschien iets zien aankomen of veranderingen in hun eigen persoonlijke patronen in de gaten houden," aldus de co-corresponderende auteur Anne Andrews, een UCLA hoogleraar in de chemie en biochemie en tevens professor in de psychiatrie en bio-gedragswetenschappen.

Volgens haar collega-onderzoeker Sam Emaminejad is cortisol uitermate geschikt om via het zweet te meten. "We stelden vast dat door cortisol in zweet te volgen, we in staat zouden zijn om dergelijke veranderingen in een draagbaar formaat te monitoren, zoals we eerder hebben laten zien voor andere kleine moleculen zoals metabolieten en farmaceutica. Vanwege de kleine moleculaire omvang verspreidt cortisol zich in zweet met concentratieniveaus die nauw aansluiten bij de circulerende niveaus."

De dokter is altijd bij ons

Eerder toonde Emaminejad aan dat een wegwerpversie van de gespecialiseerde lijmfilm in smartwatches chemicaliën uit zweet analyseren. Ook kon deze versie een kleine hoeveelheid zweet oproepen. Zelfs wanneer de drager niet beweegt, maar stilstaat. Volgens Emaminejad helpt een dergelijke techniek om steeds vaker vanuit huis de gezondheid te monitoren. "We betreden het tijdperk van point-of-person monitoring, waarbij we niet meer naar de dokter hoeven om ons te laten controleren, maar de dokter eigenlijk altijd bij ons is. De gegevens worden direct op het lichaam verzameld, geanalyseerd en verstrekt, waardoor we realtime feedback krijgen om onze gezondheid en ons welzijn te verbeteren."