"Piel" electrónica inalámbrica y sin chips podría detectar cualquier biomarcador objetivo

Los sensores portátiles son ubicuos gracias a la tecnología inalámbrica que permite que las concentraciones de glucosa, la presión arterial, la frecuencia cardíaca y los niveles de actividad de una persona se transmitan sin problemas desde el sensor al teléfono inteligente para su posterior análisis. La mayoría de los sensores inalámbricos actuales se comunican a través de chips Bluetooth integrados que funcionan con baterías pequeñas. Pero estos chips y fuentes de energía convencionales probablemente serán demasiado voluminosos para los sensores de próxima generación, que están adoptando formas más pequeñas, delgadas y flexibles. Ahora, los ingenieros han ideado un nuevo tipo de sensor portátil que se comunica de forma inalámbrica sin necesidad de chips o baterías integrados, lo que abre el camino hacia los sensores inalámbricos sin chips.

El sensor, diseñado por ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA), es una forma de piel electrónica, o “e-skin", una película semiconductora flexible que se adapta a la piel como una cinta adhesiva electrónica. El corazón del sensor es una película ultrafina de nitruro de galio de alta calidad, un material conocido por sus propiedades piezoeléctricas, lo que significa que puede producir una señal eléctrica en respuesta a la tensión mecánica y vibrar mecánicamente en respuesta a un impulso eléctrico. Los investigadores descubrieron que podían aprovechar las propiedades piezoeléctricas bidireccionales del nitruro de galio y usar el material simultáneamente para la detección y la comunicación inalámbrica.

En su nuevo estudio, el equipo produjo muestras monocristalinas puras de nitruro de galio, que combinaron con una capa conductora de oro para aumentar cualquier señal eléctrica entrante o saliente. Colocaron la nueva piel electrónica en las muñecas y el cuello de los voluntarios, y usaron una antena simple, sostenida cerca, para registrar de forma inalámbrica la frecuencia del dispositivo sin contactar físicamente con el sensor. El dispositivo pudo detectar y transmitir de forma inalámbrica cambios en las ondas acústicas superficiales del nitruro de galio en la piel de los voluntarios en relación con su frecuencia cardíaca.

El equipo también combinó el dispositivo con una membrana delgada de detección de iones, un material que atrae selectivamente un ion objetivo y, en este caso, sodio. Con esta mejora, el dispositivo podía detectar y transmitir de forma inalámbrica los niveles cambiantes de sodio cuando un voluntario sostenía una almohadilla térmica y comenzaba a sudar. Los investigadores ven sus resultados como un primer paso hacia sensores inalámbricos sin chips, y prevén que el dispositivo actual podría combinarse con otras membranas selectivas para monitorear otros biomarcadores vitales.

"Los chips requieren mucha energía, pero nuestro dispositivo podría hacer que un sistema sea muy liviano sin tener chips que consuman mucha energía", dice el autor correspondiente del estudio, Jeehwan Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica y de ciencia e ingeniería delos  materiales e investigador principal en el Laboratorio de Investigación de Electrónica. “Podrías ponerlo en tu cuerpo como un vendaje, y junto con un lector inalámbrico en tu teléfono celular, podrías monitorear de forma inalámbrica tu pulso, sudor y otras señales biológicas”.

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MIT