هورمون جنسی استروژن نقش مهمی در سلامت و باروری زنان دارد. سطح بالای استروژن در بدن با سرطان‌های پستان و تخمدان همراه است، در حالی که سطح پایین استرادیول می‌تواند منجر به پوکی استخوان، بیماری قلبی و حتی افسردگی شود. (استروژن دسته‌ای از هورمون‌ها است که استرادیول به‌عنوان مهمترین شکل آن است). استرادیول همچنین برای خصوصیات جنسی ثانویه در زنان و تنظیم چرخه تولید مثل ضروری است.
به‌دلیل عملکردهای فراوان، هورمون استرادیول اغلب به طور خاص توسط پزشکان به‌عنوان بخشی از مراقبت‌های بهداشتی زنان مورد بررسی قرار می‌گیرد، اما این کار معمولاً نیاز دارد تا بیمار به یک کلینیک مراجعه کند تا آزمایش خون دهد. حتی کیت‌های آزمایش در خانه نیاز به نمونه خون یا ادرار برای ارسال به آزمایشگاه دارند.
به تازگی محققان موسسه فناوری کالیفرنیا یک حسگر پوشیدنی ایجاد کرده‌اند که با تشخیص حضور این هورمون در عرق، استرادیول را کنترل می‌کند. محققان می‌گویند که این حسگر ممکن است روزی نظارت بر سطح استرادیول در خانه و در زمان واقعی را آسان‌تر کند.
نتایج مربوط به این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان «نانوبیوحسگر پوشیدنی آپتامر برای نظارت غیر تهاجمی روی هورمون» در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده است.
این تحقیق در آزمایشگاه وی گائو، استادیار مهندسی پزشکی و رونالد و جوآن ویلنس انجام شد. در سال‌های اخیر، گائو حسگرهای عرق ایجاد کرده است که کورتیزول، هورمون مرتبط با استرس، را تشخیص می‌دهد.
گائو می‌گوید: «مردم غالباً از من سؤال می‌کنند که آیا می‌توانم همان حسگر عرق را برای هورمون‌های زنانه درست کنم، می‌دانیم که این هورمون‌ها چقدر بر سلامت زنان تأثیر می‌گذارد.»
همه خانم‌ها چرخه تولید مثل منظمی ندارند. برخی از خانم‌ها با نظارت بر دمای بدن خود می‌توانند تخمک‌گذاری خود را ردیابی کنند، اما گائو می‌گوید که این روش از اثربخشی محدودی برخوردار است زیرا بسیار دقیق نیست و دمای بدن تا شروع تخمک‌گذاری افزایش نمی‌یابد.
او می‌گوید: «اما استروژن قبل از تخمک‌گذاری افزایش می‌یابد. با این حسگر عرق، ما می‌توانیم شروع تخمک‌گذاری را بفهمیم.»
حسگر قبلی این گروه بر روی یک غشای پلاستیکی انعطاف‌پذیر ساخته شده است. دارای گذرگاه‌های کوچک (میکروسیالی) برای انتقال مقادیر کمی عرق به حسگر است. نانوذرات طلای چاپ شده و فیلم‌های کاربید تیتانیوم (معروف به Mxenes) که به حسگر یک سطح بزرگ و هدایت الکتریکی بالا می‌دهد تا حساسیت آن را افزایش دهد.
چالش اصلی و آنچه این بار تغییر در طراحی حسگر را نشان می‌دهد، این است که استرادیول نسبتاً کم در خون وجود دارد، تقریباً ۵۰ برابر کمتر در عرق است.
گائو می گوید: «از آنجا که اینجا غلظت کم است، تشخیص استرادیول به طور خودکار در عرق بسیار چالش برانگیز است.»
برای حسگر جدید، این تیم تحقیقاتی از DNA کوتاه تک رشته‌ای معروف به آپتامر استفاده کرد. آپتامرها به‌عنوان آنتی‌بادی‌های مصنوعی کار می‌کنند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به‌طور خاص به یک مولکول هدف متصل شوند. آپتامرها به یک سطح اصلاح شده با نانوذرات طلا وصل شده و به مولکول‌های DNA تک رشته‌ای که با یک مولکول برچسب خورده‌اند، متصل می‌شوند که می‌تواند مستقیماً تحت شرایط خاص الکترون‌ها را اهدا کرده یا بپذیرد.
هنگامی‌که آپتامر به یک مولکول استرادیول متصل می‌شود، مولکول ردوکسی را آزاد می‌کند. این مولکول توسط الکترود حاوی نانوذرات طلای پوشیده از Mxene گرفته شده و سیگنال الکتریکی ایجاد می‌کند که با سطح استرادیول ارتباط دارد.