Sensor de sudor portátil proporciona monitoreo continuo de condiciones de salud

Si alguna vez le han extraído sangre, ya sea para controlar el colesterol, la función renal, los niveles hormonales, el azúcar en la sangre o como parte de un chequeo general, es posible que se haya preguntado por qué no existe una manera más fácil y menos dolorosa. Ahora podría haberla. Los investigadores han presentado un nuevo sensor portátil que puede detectar en el sudor humano incluso niveles diminutos de muchos nutrientes comunes y compuestos biológicos que pueden servir como indicadores de la salud humana.

La tecnología de sensores fue desarrollada por un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech, Pasadena, CA, EUA) cuya investigación se ha centrado en sensores portátiles con aplicaciones médicas, y este último trabajo representa la iteración más precisa y sensible hasta el momento. Las versiones anteriores de sus sensores de sudor se basaban en enzimas incrustadas en ellos para detectar un número limitado de compuestos relevantes. Si bien los anticuerpos podrían usarse en sensores para detectar más compuestos en bajas concentraciones, esa técnica tenía una gran debilidad: los anticuerpos en el sensor solo pueden usarse una vez, lo que significa que los sensores se desgastarán.

La nueva tecnología de sensores incluye lo que los investigadores llaman polímeros marcados molecularmente, que son como anticuerpos artificiales reutilizables. Para hacerse una idea de cómo funcionan, imagine un objeto hipotético con forma de signo más. Si toma ese objeto y vierte caucho de silicona sobre él, deja que el caucho se endurezca y luego extrae la molécula del caucho, ahora tiene un trozo de caucho con un hueco en forma de más. Solo los objetos con el mismo tamaño y forma encajarán bien en el hueco. Los polímeros marcados molecularmente funcionan de la misma manera, pero en una escala mucho menor. Si quieres hacer un sensor que pueda detectar, por ejemplo, el aminoácido glutamina, prepara el polímero con las moléculas de glutamina dentro. Luego, a través de un proceso químico, elimina la glutamina y tendrá un polímero con orificios que tienen la forma exacta de la glutamina.

La innovación de los investigadores de Caltech combina ese polímero especialmente formado con un material que puede oxidarse o reducirse bajo un voltaje eléctrico aplicado cuando entra en contacto con el sudor humano. Mientras esos orificios en forma de glutamina estén abiertos, el sudor entra en contacto con la capa interna del sensor y se genera una señal eléctrica. Pero a medida que las moléculas de glutamina entran en contacto con el polímero, se deslizan a los orificios que se les hicieron. A medida que esos agujeros se tapan con moléculas de glutamina, menos sudor puede contactar con la capa interna y la señal eléctrica se vuelve más débil. Al monitorear esa señal eléctrica, los investigadores pueden deducir cuánta glutamina está presente en el sudor. Más glutamina significa una señal más débil. Menos glutamina da como resultado una señal más fuerte. Y a diferencia de los anticuerpos, el polímero se puede "limpiar" fácilmente para su reutilización mediante la aplicación de una señal eléctrica débil que destruye la molécula objetivo o vacía el agujero en el que estaba.

La segunda innovación en su investigación es el uso de microfluidos, una tecnología que utiliza pequeños canales de menos de un cuarto de milímetro de ancho para manipular pequeñas cantidades de fluidos. Los microfluidos permiten que el sensor funcione incluso cuando hay presente una cantidad minúscula de sudor. La piel humana puede ser estimulada artificialmente para sudar moléculas de fármacos administrados por corriente eléctrica, pero los sensores anteriores requerían más sudor y, por lo tanto, más corriente, lo que podría ser incómodo para el usuario, según los investigadores. Gracias a la microfluídica y al uso de un tipo diferente de fármaco, el sensor ahora necesita menos sudor y la corriente necesaria para generar el sudor puede ser muy pequeña. Hasta ahora, se ha demostrado que la tecnología de sensores funciona en sujetos humanos en entornos de laboratorio, y los investigadores esperan probarla en ensayos humanos a mayor escala.

"Este método nos permite detectar un montón de nuevos nutrientes y metabolitos cruciales. Podemos controlar cuándo comemos y observar cómo cambian los niveles de nutrientes", dijo Wei Gao, profesor asistente de ingeniería médica, investigador del Heritage Medical Research Institute, y becado de Ronald y JoAnne Willens. "No solo monitorea los nutrientes, sino también las hormonas y las drogas. Puede proporcionar un monitoreo continuo para muchas condiciones de salud".

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