ニュース｜日常使いのデンタルフロスが高性能センサーに変身、ストレスの精密モニタリングを実現する画期的進展

ニュース｜日常的なデンタルフロスが、高精度なストレスモニタリングを実現する画期的なハイテクセンサーに

慢性的なストレスは血圧を上昇させ、心血管疾患の一因となり、免疫機能を低下させ、うつ病や不安症を引き起こすことがあります。しかし、現在のストレスモニタリング機器は高価なものが多く、主観的な評価に依存しているため、個人の真の生理状態を正確に測定することは困難です。

この課題に対応するため、米国タフツ大学の学際的研究チームは、日常のフロッシング中に唾液中のストレスホルモンであるコルチゾールを検出する新しいデンタルフロスセンサーを開発しました。これは、非侵襲的で高精度かつ比較的低コストなストレスモニタリング手法です。

電気・コンピュータ工学教授のサミール・ソンクサレ氏は、「ストレスが認知や学習に与える影響を研究する中で、測定行為そのものが新たなストレス源になることが多いと分かりました。そこで、負担を加えずに完全に日常生活に溶け込むセンサーが実現できないかと考えました。唾液にはコルチゾールが含まれており、デンタルフロスを日常的に使う習慣は理想的なモニタリング手段となります」と述べています。

この装置は一般的なフロスピックに似ており、プラスチック製の持ち手の両端に張られたフロスがあり、人差し指ほどの大きさです。毛細管現象により、フロスが唾液を吸収して装置内部の電極検出部へ導き、そこでコルチゾール分子を特殊な分子認識によって捕捉・検出します。

中核技術である電解重合分子インプリントポリマー（eMIPs）は、30年前に初めて開発されました。これは石膏の型のように機能します。コルチゾールを鋳型分子として、その周囲に「形状を記憶した」ポリマーを形成します。鋳型を除去すると、標的分子に密接に適合する結合部位が残り、高い選択性で認識・捕捉できるようになります。

ソンクサレ氏は、「eMIPは変革的な技術です。従来のバイオセンサーは抗体のような高価な生体受容体に依存することが多かったのに対し、eMIPではあらゆる標的分子に対する専用の認識膜を迅速に作製できます。これにより開発期間を大幅に短縮し、コストを削減できます」と述べています。

チームによると、このフロスセンサーは市販の最高性能のストレス検出機器と同等の感度を持ち、専門的な訓練なしで自宅でも使用できるため、ストレスモニタリングを日常的な健康管理に組み込めます。拡張性の高いeMIP技術は、妊孕性追跡のためのエストロゲン、糖尿病モニタリングのためのグルコース、がん関連分子など、他の唾液バイオマーカーも検出でき、将来的には複数のバイオマーカーを同時に測定できる可能性があります。

この装置はモニタリングにおいて優れた性能を示しますが、ソンクサレ氏は主な用途は診断ではなく、疾患管理と継続的な追跡であると強調しました。「診断では血液検査が依然としてゴールドスタンダードです。しかし、心血管疾患などと診断された後は、フロスセンサーは治療への反応を追跡し、適時の介入を可能にするうえで非常に有用となり得ます。」

チームは、このセンサーの商業化に向けてスタートアップの設立を計画しています。研究成果はACS Applied Materials & Interfacesに掲載されました。

このフロスセンサーは、汗の代謝物やガスを検出し、動きを追跡し、さらには繊維に織り込むこともできるフレキシブルエレクトロニクスを含む、ソンクサレ研究チームのウェアラブルセンサーに関する革新の一つです。

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