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 .
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.
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. “Teóricamente, podemos detectarlos todos al mismo tiempo, pero eso requeriría un diseño de sensor diferente”, dijo Yin, quien también es Ph.D. estudiante en el laboratorio de Wang.
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 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 suave a través de la piel para liberar líquido intersticial y midiendo la glucosa en ese líquido.
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 cambio, 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.