汗液压力测试：皮质醇和肾上腺素告诉我们什么？

加州理工学院的工程师及其同事展示了一款名为“Stressomic”的柔软可穿戴实验室贴片，它利用汗液滴同时监测三种关键压力激素：皮质醇、肾上腺素和去甲肾上腺素。该设备本身通过局部微电流刺激诱导出汗，通过微通道将汗液输送到微型反应器，进行测量，并将数据无线发送到手机。所有这一切都以连续模式进行。这项研究发表在《科学进展》杂志上。

为什么这是必要的？

通过脉搏或问卷调查来评估压力虽然方便，但这些都是间接测量。生物化学指标更准确：皮质醇反映的是下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA）的较长时间反应，而肾上腺素/去甲肾上腺素则反映的是交感神经系统的快速释放（“战斗或逃跑”）。实际上，这两条回路是相互交织的，因此多重（同时测量几种激素）和动态（随时间变化）测量可以提供更全面的信息。

内部工作原理

• 该贴片通过含有甲基胆碱的水凝胶采用离子电渗疗法诱导局部出汗——无需训练和压力即可出汗。
• 接下来，带有毛细管爆破阀的微流体将汗液分批输送到分析室中，试剂自动添加到分析室，然后对分析室进行“刷新”，以防止传感器过度饱和。
• 电极采用激光蚀刻的石墨烯制成，带有“金纳米树突”：这种粗糙多孔的表面可对低至皮摩尔浓度的肾上腺素/去甲肾上腺素产生超敏反应。
• 测量本身是使用亚甲蓝作为氧化还原标记的竞争性电化学免疫分析：样本中的激素越多，信号越弱。

整个电路设计用于低噪音、可重复的“起飞”，并具有漂移补偿和出汗率的影响。

检查准确性

作者首先在溶液中校准了传感器，然后将人体汗液中的读数与ELISA（实验室的“金标准”）进行了比较——结果一致。此外，他们还证明了汗液中的浓度与血清中的浓度之间存在合理的联系（数十个样本的相关性）。

你在人们身上看到了什么？

该补丁在三种情况下进行了测试：

1. 身体压力（HIIT）：肾上腺素/去甲肾上腺素快速达到峰值，皮质醇波较慢。
2. 情绪压力（查看经过验证的 IAPS 图像集）：在总出汗量较低的情况下，“快速”儿茶酚胺的贡献更明显 - 正是脉搏/GSR 并不总是可靠的。
3. 药理/营养调节（文章中称为“补充”）：激素谱发生可预测的变化，这表明该系统适合评估干预措施的效果。
4. 主要特征是三种激素不同的时间“特征”：通过曲线的形状，可以区分急性和更持久的应激反应以及它们在交感神经轴和 HPA 轴之间的“点名”。

这比单独使用皮质醇有什么好处？

单靠皮质醇会漏掉短暂的压力爆发；单靠儿茶酚胺无法反映慢性压力。联合连续分析涵盖这两项任务，还能让你发现适应不良的反应（例如，儿茶酚胺“爆发”而皮质醇反应延迟，反之亦然）。

需要牢记的限制

• 这是一项工程研究：不是市场上的医疗设备或焦虑症/倦怠症的诊断工具。
• 汗液是一个复杂的基质：分泌速率、皮肤温度、pH值和成分都会影响信号。作者对这些因素进行了建设性的考虑，但仍需临床验证。
• 汗液水平和身体状况之间的关系已在有限的样本中得到证实；临床应用需要更长时间和更多样化的研究。

作者评论

• J. Tu（主要作者）：“我们首次证明，可以从汗液中同时连续地读取多种与压力相关的激素，而不仅仅是一种标记物。这使得压力监测更接近真实的人体生理学。”
• 高伟（通讯作者）：“这款皮肤设备实时工作且无需针头，为个人监测心理生理状态开辟了道路——从压力管理到评估治疗效果。”
• 电子/信号工程师：我们在设备边缘构建了信号处理功能：噪声过滤、汗液流量校准以及将信号转换为实时生物标记物。这使得贴片无需依赖固定设备，适合日常佩戴。
• 临床合著者（内分泌学）：关键的创新之处在于同时读取“快”激素（肾上腺素/去甲肾上腺素）和“慢”皮质醇。它们的组合特征比单一指标更能反映应激生理学，这对于解释人类数据至关重要。
• 微流体专家：我们已经实现了在低汗液量和用户运动的情况下的稳定运行。通道可自动填充，传感器会自动补偿汗液速率，从而确保浓度准确，不会“稀释”。
• 算法/AI开发者：该模型考虑了个体基线，并经过训练以区分生理压力与高温或运动等人工因素。这使得信号在“行为”上更具实用性。
• 项目经理：这不是一个开箱即用的医学诊断，而是一个平台。接下来的步骤是进行更长期的可穿戴设备研究，针对不同用户群体进行校准，并在必要时针对特定场景进行临床验证——从运动到工作压力监测。

这还能带来什么？

个人压力监测（运动、轮班、飞行员/医生）、心理治疗和训练效果评估、更智能的可穿戴设备、有害压力反应模式的早期检测。此外，在研究中，还开发了一种在自然时间尺度上剖析压力生物学的新工具。