يعد الإجهاد عدوًا غير مرئي يؤثر على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم، لكن اكتشافًا علميًا جديدًا قد يجعل من السهل رؤيته ومكافحته، إذ طور الباحثون مستشعرًا متطورًا يمكنه قياس مستويات الكورتيزول بدقة ملحوظة، ما قد يوفر أداة جديدة في مكافحة المشكلات الصحية المرتبطة بالإجهاد.
إن الآثار المترتبة على هذه التكنولوجيا هائلة، تخيل عالمًا يمكنك مراقبة مستويات التوتر لديك بسهولة كما هو الحال مع التحقق من معدل ضربات قلبك على ساعة ذكية، ما يمكن الأفراد من اتخاذ خطوات استباقية في إدارة ضغوطهم، الأمر الذي يمنع ظهور مشكلات صحية مرتبطة بالتوتر قبل أن تصبح خطيرة.
يلعب الكورتيزول، الذي يشار إليه غالبًا باسم "هرمون الإجهاد"، دورًا حاسمًا في استجابة أجسامنا للتعب، فهو ينظم وظائف الجسم المختلفة، بما في ذلك التمثيل الغذائي والاستجابة المناعية وضغط الدم، ومع ذلك، يمكن أن تؤدي مستويات الكورتيزول المرتفعة لفترة طويلة إلى مجموعة من المشكلات الصحية، بما في ذلك القلق والاكتئاب ومشكلات القلب والأوعية الدموية وضعف وظيفة المناعة.
تقليديًا، كان قياس مستويات الكورتيزول عملية تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة، وغالبًا ما تتطلب تحليلًا معمليًا لعينات الدم أو اللعاب أو البول، ويغير المستشعر الجديد هذا النموذج من خلال تقديم طريقة سريعة وفعّالة من حيث التكلفة ودقيقة للغاية للكشف عن الكورتيزول.
ووفقًا لمجلة "Study Finds"، ابتكر علماء من جامعة شيان جياوتونج وجامعة أبيرتاي مستشعرًا باستخدام قطب من الذهب معدّل بجزيئات محددة يمكنها التقاط الكورتيزول وربطه، ثم أضافوا طبقة من الأجسام المضادة المصممة خصيصًا للتعرف على جزيئات الكورتيزول.
يسمح المزيج للمستشعر باكتشاف الكورتيزول بحساسية غير مسبوقة. ومع ذلك، فإن التغيير الحقيقي في هذه الدراسة هو استخدام أكسيد الإيريديوم كقطب مرجعي. وتعد الأقطاب المرجعية مكونات أساسية في أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية، إذ توفر خط أساس مستقر للقياسات.
ومن خلال استخدام أكسيد الإيريديوم بدلًا من أقطاب الفضة/كلوريد الفضة التقليدية، تمكن الباحثون من تحسين استقرار المستشعر وقابليته للتكرار بشكل كبير.
وقال المؤلف الأول تونج جي - طالب دكتوراه في جامعة شيان جياوتونج - في بيان: "تحتوي أجهزة الكشف عن الكورتيزول الحالية على أقطاب مرجعية بطبقة فضية تتأكسد بسهولة وغير مستقرة في القياسات الكهروكيميائية".
وأضاف: "وفي هذه الدراسة، استخدمنا جسيمات أكسيد الإيريديوم النانوية لتغطية طبقة الفضة، إذ يعمل هذا التعديل على تحسين استقرار وحساسية وإمكان تكرار اكتشاف الكورتيزول في أجهزة الرعاية الصحية".
وتابع: "كانت نتائج تجاربهم مبهرة للغاية. فقد تمكن المستشعر من اكتشاف مستويات الكورتيزول التي تصل 11.85 بيكوجرام لكل مليلتر - أي أقل من تريليون جرام في قطرة سائلة - ويتجاوز هذا المستوى من الحساسية العديد من الطرق الحالية ويمكن أن يسمح باكتشاف حتى أدنى التغييرات في مستويات الكورتيزول.
وعلاوة على ذلك، أظهر المستشعر أداءً ممتازًا عبر مجموعة واسعة من تركيزات الكورتيزول، من 1 نانوجرام لكل مليلتر إلى 1 مليجرام لكل مليلتر. ويعني نطاق الكشف الواسع هذا أن المستشعر قد يكون مفيدًا في سيناريوهات مختلفة، من مراقبة تقلبات الإجهاد اليومية إلى تشخيص الاضطرابات المرتبطة بالإجهاد.
وصرّح المؤلف المشارك الدكتور تشيوتشن دونج، أستاذ مساعد في الجامعة، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام أكسيد الإيريديوم بهذه الطريقة.
نجح فريقنا في إنتاج جهاز بسيط ومنخفض التكلفة لقياس مستوى الكورتيزول، الذي يكتشف جزيئاته بتركيز أقل بثلاثة آلاف مرة من النطاق الطبيعي له في الدم. وهذا يجعل جهازنا حساسًا بدرجة كافية للاستخدام التجاري".