El nuevo parche para la piel nos acerca al monitor de salud portátil todo en uno

Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un parche para la piel suave y elástico que se puede usar en el cuello para controlar continuamente la presión arterial y la frecuencia cardíaca mientras se miden los niveles de glucosa, lactato, alcohol o cafeína del usuario. Es el primer dispositivo portátil que monitorea señales cardiovasculares y múltiples niveles bioquímicos en el cuerpo humano al mismo tiempo.

Tal dispositivo podría beneficiar a las personas que controlan la presión arterial alta y la diabetes, personas que también tienen un alto riesgo de enfermarse gravemente con COVID-19. También podría usarse para detectar la aparición de sepsis, que se caracteriza por una caída repentina de la presión arterial acompañada de un rápido aumento del nivel de lactato.

Un parche suave para la piel que puede hacerlo todo también ofrecería una alternativa conveniente para los pacientes en unidades de cuidados intensivos, incluidos los bebés en la UCIN, que necesitan un control continuo de la presión arterial y otros signos vitales. Actualmente, estos procedimientos implican la inserción de catéteres en las profundidades de las arterias de los pacientes y la conexión de los pacientes a varios monitores del hospital.

“La novedad aquí es que tomamos sensores completamente diferentes y los fusionamos en una sola plataforma tan pequeña como un sello”, dijo Joseph Wang, profesor de nanoingeniería en UC San Diego. "Podemos recopilar tanta información con este dispositivo portátil y hacerlo de una manera no invasiva, sin causar molestias ni interrupciones en la actividad diaria".

El parche es una lámina delgada de polímeros elásticos que pueden adaptarse a la piel. Está equipado con un sensor de presión arterial y dos sensores químicos:uno que mide los niveles de lactato (un biomarcador del esfuerzo físico), la cafeína y el alcohol en el sudor, y otro que mide los niveles de glucosa en el líquido intersticial.

El parche es capaz de medir tres parámetros a la vez, uno de cada sensor:presión arterial, glucosa y lactato, alcohol o cafeína.

El sensor de presión arterial se encuentra cerca del centro del parche. Consiste en un conjunto de pequeños transductores de ultrasonido que se sueldan al parche mediante una tinta conductora. Un voltaje aplicado a los transductores hace que envíen ondas de ultrasonido al cuerpo. Cuando las ondas de ultrasonido rebotan en una arteria, el sensor detecta los ecos y traduce las señales en una lectura de la presión arterial.

Los sensores químicos son dos electrodos que están serigrafiados en el parche con tinta conductora. El electrodo que detecta lactato, cafeína y alcohol está impreso en el lado derecho del parche; funciona liberando un fármaco llamado pilocarpina en la piel para inducir el sudor y detectando las sustancias químicas en el sudor. El otro electrodo, que detecta la glucosa, está impreso en el lado izquierdo; funciona pasando una corriente eléctrica leve a través de la piel para liberar líquido intersticial y medir la glucosa en ese líquido.

Los investigadores estaban interesados ​​en medir estos biomarcadores en particular porque afectan la presión arterial. “Elegimos parámetros que nos darían una medición de la presión arterial más precisa y confiable”, dijo Juliane Sempionatto, Ph.D. en nanoingeniería. estudiante en el laboratorio de Wang.

“Digamos que está monitoreando su presión arterial y ve picos durante el día y piensa que algo anda mal. Una lectura de biomarcadores podría decirle si esos picos se debieron a la ingesta de alcohol o cafeína. Esta combinación de sensores puede darte ese tipo de información”, dijo.

En las pruebas, los sujetos usaron el parche en el cuello mientras realizaban varias combinaciones de las siguientes tareas:hacer ejercicio en una bicicleta estacionaria; comer una comida rica en azúcar; beber una bebida alcohólica; y beber una bebida con cafeína. Las mediciones del parche coincidieron estrechamente con las recopiladas por dispositivos comerciales de monitoreo, como un manguito de presión arterial, un medidor de lactato en sangre, un glucómetro y un alcoholímetro. Las mediciones de los niveles de cafeína de los usuarios se verificaron en el laboratorio midiendo muestras de sudor enriquecidas con cafeína.

Uno de los mayores desafíos al hacer el parche fue eliminar la interferencia entre las señales de los sensores. Para hacer esto, los investigadores tuvieron que averiguar el espacio óptimo entre el sensor de presión arterial y los sensores químicos. Descubrieron que un centímetro de espacio funcionaba mientras mantenían el dispositivo lo más pequeño posible.

Los investigadores también tuvieron que descubrir cómo proteger físicamente los sensores químicos del sensor de presión arterial. Este último normalmente viene equipado con un gel de ultrasonido líquido para producir lecturas claras. Pero los sensores químicos también están equipados con sus propios hidrogeles, y el problema es que si algún gel líquido del sensor de presión arterial sale y entra en contacto con los otros geles, causará interferencia entre los sensores. Entonces, en su lugar, los investigadores usaron un gel de ultrasonido sólido, que encontraron que funciona tan bien como la versión líquida pero sin fugas

El equipo ya está trabajando en una nueva versión del parche, una con aún más sensores. “Hay oportunidades para monitorear otros biomarcadores asociados con varias enfermedades. Estamos buscando agregar más valor clínico a este dispositivo”, dijo Sempionatto.

El trabajo en curso también incluye la reducción de la electrónica para el sensor de presión arterial. En este momento, el sensor debe estar conectado a una fuente de alimentación y a una máquina de sobremesa para mostrar sus lecturas. El objetivo final es poner todo esto en el parche y hacer que todo sea inalámbrico.