Nuevos electrodos de hidrogel extensibles mantienen señales estables durante el movimiento

Los biosensores portátiles pueden tener dificultades para mantener un contacto fiable con la piel durante el movimiento, la sudoración o la colocación sobre zonas con vello, lo que provoca señales ruidosas e incomodidad. Esto limita la monitorización fisiológica continua en la atención ambulatoria, la rehabilitación y la recuperación perioperatoria. Una interfaz blanda, transpirable y fuertemente adhesiva podría reducir el tiempo de preparación y mejorar la calidad de los datos.

Para abordar este desafío, ingenieros han desarrollado un hidrogel de grafeno sintonizable que forma electrodos conformables y reutilizables para una grabación estable de biopotenciales.

Desarrollado por la Universidad Drexel, en colaboración con la Universidad Estatal de Pensilvania, el hidrogel integra una red polimérica diseñada a medida con grafeno conductor para crear biosensores transpirables y extensibles. El equipo informa de que el material puede moldearse en formas y tamaños personalizados que mantienen el contacto durante la flexión y el estiramiento. El trabajo se publicó en Science Advances el 15 de julio de 2026.

El proceso de fabricación del hidrogel está gobernado por el pH para retrasar la gelificación hasta su dispensación, lo que permite una aplicación suave desde una jeringa y una rápida adaptación a la anatomía objetivo. Las escamas conductoras de grafeno inducido por láser y óxido de grafeno reducido se ensamblan en una red porosa que mejora la conductividad eléctrica al tiempo que permite que el sudor atraviese el gel sin acumularse. La polidopamina, un polímero “biocola” que imita proteínas adhesivas del tejido muscular, refuerza la adhesión a la piel en condiciones de humedad y movimiento.

En pruebas preliminares, el hidrogel igualó la suavidad del tejido humano, se estiró hasta 80 veces su longitud original y soportó docenas de ciclos de despegar y volver a aplicar sin pérdida medible de rendimiento. También se adhirió firmemente al cobre, el acero, el vidrio y el caucho, lo que indica su versatilidad para interfaces biomédicas. Los electrodos de electrocardiograma (ECG) en la muñeca y el pecho mantuvieron señales estables durante la flexión, y los sensores de electrooculografía (EOG) captaron una actividad de parpadeo constante a través de movimientos repetidos.

Para analizar su rendimiento en el mundo real, los investigadores crearon un conjunto para seguir marcadores fisiológicos de ansiedad colocando sensores en el párpado, la palma de la mano y la muñeca. Durante la exposición alternada a música relajante y sonidos irritantes, y en una prueba aparte en la que se expuso a una voluntaria con aracnofobia a vídeos de arañas, el sistema registró de forma continua respuestas crecientes de sudor y parpadeo, consistentes con una reacción creciente de lucha o huida. 

El equipo describe los hallazgos como una prueba de concepto y prevé optimizar el gel para la monitorización simultánea de la frecuencia cardíaca, la temperatura, el parpadeo y el movimiento muscular, con posible uso en el seguimiento del ejercicio para entrenamiento y rehabilitación. El proyecto contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias y de los Institutos Nacionales de Salud.

“El objetivo final de un biosensor es ser tan fiable y cómodo que el usuario pueda seguir con su vida sin notar constantemente su presencia”, dijo Abu Musa Abdullah, Ph.D., investigador posdoctoral de ingeniería mecánica y mecánica en la Facultad de Ingeniería y Computación Nick Howley de la Universidad Drexel.

“Teniendo esto en cuenta, ideamos una fórmula para un hidrogel que puede imprimirse en cualquier forma o tamaño y que es lo bastante adhesivo como para adherirse a la piel incluso cuando está sudada o con vello, y lo bastante duradero como para reutilizarse”, dijo Abdullah.

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Universidad Drexel