根据研究合著者Sam Emaminejad的说法，皮质醇非常适合通过可穿戴设备进行测量，因为它在汗液中的浓度水平与其循环水平相似。功劳:赵一超和王肇庆/加州大学洛杉矶分校从日常生活到极端生活，人体对压力的反应是通过产生一种叫做皮质醇的激素。到目前为止，测量皮质醇作为一种潜在的识别条件(如抑郁和创伤后压力)的方法是不切实际的，在这些条件下，激素水平会升高。皮质醇水平传统上是由专业实验室通过血液样本进行评估的，虽然这些测量对诊断某些疾病有用，但它们无法捕捉皮质醇水平随时间的变化。
现在，加州大学洛杉矶分校的一个研究小组已经开发出一种可以向前迈出一大步的设备:一种智能手表，可以准确、无创、实时地评估汗液中的皮质醇水平。在科学进展发表的一项研究中描述，这项技术可以为佩戴者提供阅读和对压力的基本生化指标做出反应的能力。
“我预计，密切监测皮质醇随时间变化的能力将对患有精神疾病的人非常有指导意义，”合著者安妮·安德鲁斯说，她是加州大学洛杉矶分校精神病学和生物行为科学教授，加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所成员，也是塞梅尔神经科学和人类行为研究所成员。“他们可能能够看到即将到来的事情，或者监控自己个人模式的变化。”
加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院电气和计算机工程副教授、CNSI大学的成员萨姆·埃马米内加德说，皮质醇非常适合通过汗液来测量。
他说:“我们确定，通过跟踪汗液中的皮质醇，我们将能够以可穿戴的方式监控这种变化，就像我们之前针对代谢物和药物等其他小分子所展示的那样。“由于其分子尺寸小，皮质醇在汗液中的扩散浓度水平与它的循环水平密切相关。”
该技术利用了Emaminejad、Andrews及其研究团队在可穿戴生物电子和生物传感晶体管方面的先前进展。
在新的智能手表中，一条专门的薄粘合膜收集微小的汗液，可以用百万分之一升来测量。一个附着的传感器使用被称为适体的基因工程链来检测皮质醇，适体的设计使得皮质醇分子可以像钥匙适合锁一样适合每个适体。当皮质醇附着时，适体会改变形状，从而改变晶体管表面的电场。
这项发明——以及2021年的一项研究，证明了使用探针测量大脑中关键化学物质的能力——是安德鲁斯长期科学探索的高潮。20多年来，她一直带头努力监测生物体内的血清素等分子，血清素是大脑中与情绪调节有关的化学信使，尽管晶体管容易受到潮湿、咸咸的生物环境的影响。
该技术利用了Sam Emaminejad、Anne Andrews及其加州大学洛杉矶分校研究团队之前的工作。功劳:Emaminejad实验室和Andrews实验室/UCLA 1999年，她提出用核酸——而不是蛋白质——这种标准机制来识别特定分子。
安德鲁斯也是一名化学和生物化学教授，他说:“这一策略让我们破解了一个基本的物理问题:如何让晶体管在生物流体的电子测量中发挥作用。
与此同时，Emaminejad一直有一个无处不在的个人健康监测的愿景。他的实验室正在开发带有生物传感器的可穿戴设备，这些设备可以跟踪与特定健康指标相关的某些分子的水平。
他说:“我们正在进入一个人点监测的时代，医生基本上总是和我们在一起，而不是去医生那里检查。“数据被收集、分析并直接提供给身体，为我们提供实时反馈，以改善我们的健康和福祉。”
Emaminejad的实验室此前已经证明，这种专用粘合膜的一次性版本使智能手表能够分析汗液中的化学物质，并且这种技术可以在佩戴者静止时提示少量汗液。早期的研究表明，由Emaminejad团队开发的传感器可以用于诊断囊性纤维化等疾病以及个性化药物剂量。
使用皮质醇水平来诊断抑郁症和其他疾病的一个挑战是，这种激素的水平可能因人而异，医生无法从任何单一的测量中了解到太多。但作者预见到，使用智能手表跟踪个人皮质醇水平随时间的变化可能会提醒佩戴者及其医生，这些变化对诊断或监测治疗效果可能具有临床意义。
这项研究的其他作者之一是加州大学洛杉矶分校心理学副教授珍妮特·托米山(Janet Tomiyama)，多年来，她一直与Emaminejad的实验室合作，在临床环境中测试他的可穿戴设备。
“这项工作通过汇集加州大学洛杉矶分校不同的部分而变成了一篇重要的论文，”保罗·韦斯说，他是加州大学洛杉矶分校化学和生物化学以及材料科学和工程的杰出教授，是CNSI大学的成员，也是这篇论文的合著者。“这源于我们离得很近，没有自我问题，对一起工作感到兴奋。我们可以解决彼此的问题，并将这项技术推向新的方向。”
该论文的第一作者是加州大学洛杉矶分校博士后学者和前加州大学洛杉矶分校研究生赵传珍。其他合著者有加州大学洛杉矶分校的王肇庆、成、刘、余、、赵奕超、和林；哥伦比亚大学的米兰·斯托扬诺维奇和杨京爱。
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