Контактная линза определит ваш уровень стресса

В настоящее время для определения стресса используются опросники, но этот метод субъективен. Для объективного измерения уровня стресса требуются биомаркеры. Одним из таких биомаркеров является серотонин. Большинство антидепрессантов, в частности селективные ингибиторы обратного захвата серотонина, воздействуют на элементы серотонинергической системы. Это не только нейротрансмиттер — периферическая активность серотонина вносит вклад в реакции на стресс.

Во время стресса активация симпатической нервной системы подавляет синтез серотонина в желудочно-кишечном тракте, так что уровень серотонина в крови падает. В слезы серотонин скорее всего попадает из крови, так что там его количество тоже уменьшается. Авторы статьи в Science Translational Medicine предложили использовать «умные» контактные линзы, чтобы неинвазивно и в реальном времени измерять уровни серотонина в малых объемах. Авторы назвали это «лабораторией на контактной линзе», или LoCL-платформой.

Все электронные компоненты находятся между двух линз. Детекция серотонина происходит без участия ферментов. Электроды состоят из графена и серебра/хлорида серебра. Один электрод функционализируют ферроценом (FeC). При попадании на него серотонина он окисляется, появляется четкий пик, что позволяет селективно детектировать серотонин. Предел обнаружения сенсора составил 72 пмоль/л, что значительно ниже средней концентрации серотонина в слезной жидкости человека (∼15 нмоль/л).

Электроды и сенсоры находятся по краям линзы, чтобы не мешать видеть. В приоритете был комфорт при ношении линз. Отсутствие цитотоксичности подтвердили на фибробластах. Линзы были гибкими и могли тянуться, чтобы их структура не повредилась при обращении, очистке, хранении и надевании. Линза не пострадала при выворачивании, складывании, радиальном расширении (около 10%), одноосном растяжении (около 20%) и скручивании.

Способность LoCL определять серотонин в широких пределах концентраций (0,5–500 нмоль/л) проверили с использованием искусственных слез. Амплитуда регистрируемых в реальном времени токов возрастала при воздействии серотонина, но не изменялась в ответ на сами искусственные слезы или увлажняющие глазные капли.

Исследователи оценили отклик не только на типичные компоненты слез (включая глюкозу, лактат, альбумин, лизоцим, ионы калия и натрия), но и на структурно или электрохимически сходные с серотонином молекулы, такие как мочевина, мочевая кислота, дофамин и аскорбиновая кислота. Все вещества тестировались в диапазонах концентраций, соответствующих физиологическим нормам. Система LoCL оказалась достаточно селективной. Ответ быль стабильным при pH от 6,0 до 8,0, а также после 100 циклов промывки.

Исследователи оценили связь стресса, кортизола и серотонина. Они измерили концентрации серотонина и кортизола в слезах и крови мышиной модели хронического стресса. Стресс вызывали путем иммобилизации. Уровень стресса оценивали с помощью поведенческих тестов. При стрессе уровень кортизола был повышен и в крови, и в слезах. Уровни серотонина в этих жидкостях, напротив, были ниже в группе стресса. Концентрации этих веществ в слезах коррелировали с концентрациями в крови.

Линзу вставляли в глаз свиньям под анестезией. Признаков инфекции или воспаления после снятия линзы не было. Состояние свиньи или ее глаза не изменилось в течение месяца после теста. В другом эксперименте свинье дополнительно закапывали раствор серотонина. Система LoCL отслеживала изменения концентрации серотонина, демонстрируя измеримое снижение амперометрического отклика при уменьшении концентрации раствора со 100 до 50 нмоль/л.

У людей вызывали стресс, давая им выступить с речью публично и решить задачи по математике на время. Образцы слезной жидкости собирали вскоре после прибытия в лабораторию, через 5 минут после начала стрессового воздействия и после восстановления (линзу испытуемые не носили). Измеренные с помощью LoCL концентрации серотонина снижались во время стресса, а затем восстанавливались.

По мнению авторов, их систему можно будет использовать для изучения связи синдрома сухого глаза и психологического стресса. Клинические исследования показали, что тяжесть симптомов часто коррелирует с индивидуальным восприятием боли и такими состояниями, как стресс, депрессия и тревожность. Пока было показано, что более низкие концентрации серотонина в слезной жидкости связаны с большей выраженностью симптомов сухости глаз.

Острый стресс ослабляет разные формы зуда у мышей