Detección de marcadores de salud en sensores de sudor portátiles basados ​​en hilos

Los ingenieros han creado un parche de detección electrónica flexible que se puede coser a la ropa para analizar el sudor en busca de múltiples marcadores. El parche podría usarse para diagnosticar y monitorear condiciones de salud agudas y crónicas o para monitorear la salud durante el desempeño deportivo o en el lugar de trabajo. El dispositivo consta de hilos de detección especiales, componentes electrónicos flexibles y conectividad inalámbrica para la adquisición, el almacenamiento y el procesamiento de datos en tiempo real.

Los monitores de salud típicos del consumidor pueden rastrear la frecuencia cardíaca, la temperatura, la glucosa, la distancia recorrida y otras medidas brutas; sin embargo, se requiere una comprensión más detallada de la salud, el estrés y el rendimiento de un individuo para la recopilación de datos médicos o aplicaciones militares o atléticas de alto rendimiento. En particular, los marcadores metabólicos, como los electrolitos y otras moléculas biológicas, brindan un indicador más directo de la salud humana para una evaluación precisa del rendimiento deportivo, la seguridad en el lugar de trabajo, el diagnóstico clínico y el manejo de condiciones de salud crónicas.

El dispositivo de parche realiza mediciones en tiempo real de biomarcadores importantes presentes en el sudor, incluidos los iones de sodio y amonio (electrolitos), el lactato (un metabolito) y la acidez (pH). La plataforma del dispositivo también puede incorporar una amplia gama de sensores capaces de rastrear casi todos los marcadores presentes en el sudor. Las medidas tomadas pueden tener aplicaciones de diagnóstico útiles:el sodio del sudor puede indicar el estado de hidratación y el desequilibrio de electrolitos en un cuerpo; la concentración de lactato puede ser un indicador de fatiga muscular; los niveles de iones de cloruro se pueden utilizar para diagnosticar y controlar la fibrosis quística; y el cortisol, una hormona del estrés, se puede utilizar para evaluar el estrés emocional, así como las funciones metabólicas e inmunitarias. Los atletas pueden monitorear una amplia gama de marcadores durante el esfuerzo físico para ayudar a predecir los picos o disminuciones de rendimiento durante la competencia.

La capacidad de integrar los sensores en la ropa es posible gracias a hilos flexibles recubiertos con tintas conductoras. Distintos recubrimientos alteran la funcionalidad de los hilos; por ejemplo, el lactato se puede detectar revistiendo un hilo con un material de detección enzimático que incorpore la enzima lactato oxidasa. Un hilo sensor de pH está recubierto con polianilina que responde a la acidez, y así sucesivamente. El conjunto de sensores de hilo se integra en la ropa o en un parche y se conecta a un módulo de circuito en miniatura y un microprocesador, con capacidad inalámbrica para comunicarse con un teléfono inteligente.

Los investigadores probaron el dispositivo en sujetos humanos, monitoreando su respuesta de electrolitos y metabolitos durante un ejercicio de esfuerzo máximo en bicicletas estacionarias. Los sensores pudieron detectar variaciones en los niveles de analitos a medida que subían y bajaban, en intervalos de 5 a 30 segundos, suficiente para la mayoría de las necesidades de seguimiento en tiempo real. El estudio estableció que el sensor pudo detectar patrones consistentes de expresión de analitos que podrían usarse para futuros estudios que identifiquen estas correlaciones.