俄勒冈州立大学工程学院的研究人员开发了一种手持式传感器，可以测试汗液中的皮质醇并在八分钟内提供结果，这是监测激素水平的关键进展，这种激素的水平是包括各种癌症在内的许多疾病的标志物。

研究结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces杂志上。研究人员说，新设备中的材料和传感机制可以很容易地设计用于检测其他特定的激素 - 例如黄体酮，这是女性生殖健康和怀孕结果的关键标志物。

“我们从药店出售的血糖仪中使用的天然酶中汲取灵感，”电气工程和计算机科学副教授Larry Cheng说。“在血糖仪中，特定的酶被施加到电极上，在那里它们可以捕获葡萄糖分子并与葡萄糖分子反应，以产生用于检测的电信号。然而，寻找用于皮质醇检测的天然酶并不简单，天然酶容易不稳定并且寿命短。

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酶是由生物体制成的物质，充当生化反应的催化剂。为了克服天然酶带来的挑战，Cheng和领导这项研究的博士生Sanjida Yeasmin创造了一种稳定，强大的人工酶，能够敏感和选择性地感知皮质醇。

皮质醇是一种在肾上腺产生的激素。激素是人体的化学信使，皮质醇是类固醇激素之一，还有雄激素、雌激素和孕激素。类固醇激素在包括性发育在内的几个生理过程中发挥作用。

在其工作中，皮质醇有助于抵抗感染，维持血压以及调节血糖和新陈代谢，它被昵称为“压力荷尔蒙”，因为它在人们发现自己处于压力之下时会释放出来。

皮质醇有利于在短期内应对压力，但长时间的高皮质醇水平会对身体产生有害影响，例如增加焦虑、抑郁和心脏病的风险。

“在一个健康的人中，皮质醇水平根据一天中的时间而上升和下降，”Yeasmin说。“它们通常在早上较高，晚上较低 - 这意味着如果要有效地监测皮质醇，则需要快速和频繁的测量。

皮质醇水平最常通过诊所的血液或尿液检测来检测，“这需要实验室设备和训练有素的人员，需要30多分钟才能完成测量，”她说。“此外，患者通常需要等待两天以上才能收到结果。

为了解决这些问题，Yeasmin和Cheng创造了一种“酶模拟传感器”，避免了传统皮质醇测试中最昂贵和最耗时的元素。

“这种传感器不含天然酶，无标记和氧化还原信号探针，”Yeasmin说。“它是一种坚固耐用的集成传感器，可用于护理点应用，例如在某人的床边、实验室环境之外，甚至可穿戴应用。我们的新传感器比大多数报告的传感器更灵敏和选择性，因此在压力荷尔蒙监测方面更可靠。

人造酶是一种特殊的聚合物，具有微小的空间，形状仅适合皮质醇分子。这些空间被催化剂包围，使皮质醇反应，产生电信号。通过测量信号，可以确定存在的皮质醇量，这是一种重要的诊断工具。

皮质醇水平过高或过低可能表明肾上腺疾病，例如艾迪生病，其特征是腹痛、月经期异常、脱水、恶心和易怒，或库欣综合征，这可能导致体重增加、情绪波动、肌肉无力和糖尿病。

“传感器可以在几分钟内检测到汗液中的皮质醇水平，即使它们的浓度通常比血液中的葡萄糖水平低10，000倍，”Cheng说。“这项技术中使用的人工酶为开发未来用于健康监测的可穿戴传感器开辟了新的途径。