Parche cutáneo electrónico primero de su clase permite monitorización avanzada de la atención médica

Desde hace algún tiempo, los parches electrónicos para la piel (E-skin) se han utilizado para controlar los indicadores de salud fisiológicos y químicos corporales. Dichos monitores, colocados en la piel, son capaces de medir varios parámetros como los movimientos y la temperatura del cuerpo, la hidratación de la piel, diferentes biomarcadores metabólicos y la funcionalidad del cerebro y el corazón (a través de electrocardiogramas y electroencefalogramas). Un parche sensible a la piel generalmente consta de una capa sensora, que convierte la información física en señales eléctricas, colocada encima de una capa de sustrato flexible y estirable que descansa sobre la piel y es resistente a la deformación mecánica. Sin embargo, la mayoría de los sustratos actuales tienen incompatibilidades mecánicas y biológicas junto con una mala transpirabilidad, lo que dificulta la capacidad de detección múltiple y provoca irritación e inflamación de la piel, especialmente después de un uso prolongado. Además, la mayoría de los sustratos actuales no se pueden reciclar ni desechar de forma respetuosa con el medio ambiente.

Ahora, los científicos del Instituto Terasaki (Los Ángeles, CA, EUA) han abordado estos problemas mediante el uso de un sustrato novedoso altamente poroso a base de gelatina para diseñar un parche E-skin, el primero de su tipo, para la monitorización avanzada de la atención médica. Utilizando una elección óptima de materiales y un método de fabricación novedoso, el parche E-skin proporciona un control continuo y simultáneo de múltiples parámetros corporales, además de proporcionar control de la temperatura y la humedad y transpirabilidad. Al optar por metacriloilo de gelatina (GelMA) para fabricar su sustrato, los investigadores lograron satisfacer la necesidad de biocompatibilidad, biodegradación, autoadhesión y propiedades mecánicas similares a las de los tejidos.

Sin embargo, la necesidad de transpirabilidad y control de la humedad aún representaba un desafío. Fue posible lograr la permeabilidad en GelMA transformándolo en una forma de aerogel poroso, aunque el aerogel resultante era frágil, lo que lo hacía inadecuado para sustratos sensibles a la piel. Los investigadores de TIBI resolvieron este problema examinando detenidamente los efectos de la criocongelación en la flexibilidad del GelMA y utilizando su conocimiento para desarrollar un método novedoso para superar la fragilidad de los aerogeles de GelMA. Su método condujo a la creación de un aerogel de GelMA que es flexible, transpirable, ultraligero y permeable a la humedad/aire, debido a sus poros altamente uniformes e interconectados y su potencial para la acción capilar tridimensional. Las capacidades mejoradas del sustrato también permitieron a los investigadores serigrafiar sensores multifuncionales integrados en el sustrato, que luego podrían colocarse sobre la piel para estimular simultáneamente la excreción de sudor y la extracción de líquido intersticial justo debajo de la superficie de la piel. Esto permite la monitorización continua y multifuncional de parámetros corporales como la temperatura de la piel y los niveles de hidratación, mediciones electrocardiacas y marcadores metabólicos como glucosa, alcohol y ácido láctico.

Los investigadores validaron estas funciones mediante el uso del nuevo parche E-skin en una serie de pruebas que midieron los efectos de las dietas que contienen glucosa y alcohol en sujetos que realizan ejercicio extenuante. Una comparación de los resultados con varios dispositivos de medición comerciales individuales mostró que había una buena correlación. Los investigadores realizaron más pruebas que validaron la flexibilidad superior, las capacidades de enfriamiento térmico y la absorción de fluidos del nuevo E-skin sobre los sustratos de aerogel frágiles convencionales, y también demostraron una biocompatibilidad y biodegradación excelentes sin irritación de la piel. Además, el E-skin es biodegradable, lo que elimina la necesidad de eliminar los desechos dañinos para el medio ambiente. Un dispositivo multisensor tan innovador puede proporcionar un perfil fisiológico del paciente más preciso y en tiempo real. También será particularmente beneficioso para los pacientes que tienen varias condiciones de salud interrelacionadas, como aquellos con diabetes insulinodependiente que son propensos a los efectos severos de la glucosa y el alcohol y necesitan monitorear de cerca su consumo. El E-skin también puede encontrar otras aplicaciones mediante el uso de diferentes enfoques, como la integración de mediciones fisiológicas simultáneas adicionales, el acoplamiento con sistemas de administración de medicamentos para indicaciones terapéuticas y la incorporación de un sistema inalámbrico para aumentar la comodidad de los pacientes.

“Los avances descritos aquí allanan el camino para la producción de dispositivos de piel electrónicos de próxima generación”, dijo Ali Khademhosseini, Ph.D., director y director ejecutivo de TIBI. "Serán herramientas valiosas en la gestión de la atención médica, que ofrecerán lo mejor en monitoreo preciso y en tiempo real para situaciones de la vida real".

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Instituto Terasaki