Tecnología de salud portátil podría medir los gases liberados de la piel para monitorear enfermedades metabólicas

La mayoría de las investigaciones sobre la medición de biomarcadores humanos, que son medidas de la salud del cuerpo, se basan en señales eléctricas para detectar las sustancias químicas excretadas en el sudor. Pero los sensores que dependen de la transpiración, a menudo requieren grandes cantidades solo para obtener una lectura. Ahora, un nuevo estudio sugiere que un sensor portátil puede monitorear la salud del cuerpo al detectar los gases liberados por la piel de una persona.

Científicos de la Universidad Estatal de Ohio (Columbus, OH, EUA) han dado el primer paso para crear la próxima generación de monitores de salud portátiles. Algunos dispositivos portátiles, como relojes inteligentes o rastreadores de actividad física, ya son capaces de medir la frecuencia del pulso o la temperatura, pero el método de este equipo permitiría que la tecnología detecte biomarcadores relacionados con trastornos metabólicos, como enfermedades cardíacas o diabetes. El producto final de la investigación del equipo sería un pequeño dispositivo que una persona podría usar en lugares del cuerpo con poco sudor, como detrás de la oreja o en las uñas. Y a medida que más personas se familiaricen con el uso de dispositivos portátiles en su vida cotidiana, el equipo espera que la tecnología y la medicina se entrelacen aún más.

Los científicos tienen una larga historia de medir la concentración de compuestos orgánicos en nuestro aliento, un tipo de gas, como indicadores de salud. Un ejemplo sería soplar en un alcoholímetro, un dispositivo que puede medir la cantidad de alcohol en la sangre de una persona o usarse para detectar virus. Pero dicho dispositivo requiere una "intención activa" y solo proporciona una "imagen momentánea" del cuerpo. En comparación con la cantidad de químicos que liberamos cuando respiramos, los sensores de este equipo pueden operar con cantidades mucho más pequeñas de acetona gaseosa liberada por la piel. La acetona es una de las sustancias secretadas por la piel que puede decirles mucho a los investigadores sobre el funcionamiento interno del cuerpo humano. También se ha demostrado que las concentraciones de acetona en el aliento están relacionadas con los niveles de azúcar en la sangre y las tasas de quema de grasa.

Para probar si sus sensores podían detectar cantidades variables de estos químicos reveladores (que señalarían la presencia de moléculas gaseosas), los investigadores crearon un material de película hecho de derivados de celulosa vegetal y polímeros electroactivos. Esta película puede doblarse drásticamente en respuesta a la cantidad de acetona que se detecta en su entorno. Luego, el equipo colocó la película sobre soluciones que contenían etanol (alcohol), acetona y agua para medir su sensibilidad, selectividad y repetibilidad.

Los investigadores encontraron una inclinación significativa a doblarse más ante la exposición a ciertos químicos que a otros. Esta flexión ocurre en milisegundos, y los investigadores utilizaron aprendizaje automático y algoritmos computacionales complejos para registrar y rastrear con precisión la respuesta de flexión de la película a las diferentes soluciones químicas. Sus hallazgos mostraron que las películas son lo suficientemente sensibles como para rastrear cambios a largo plazo en el cuerpo. Aunque se enfocan en un sensor de tasa metabólica, otro posible uso sería rastrear el etanol que, en el cuerpo, puede significar signos de enfermedad hepática. Según los investigadores, es necesario más trabajo sobre cómo las películas utilizadas en este estudio funcionarían como sensores reales que se usan en el cuerpo.

"Es completamente no invasivo y completamente pasivo por parte del usuario", dijo Anthony Annerino, autor principal del estudio y estudiante graduado en ciencias e ingeniería de los materiales en la Universidad Estatal de Ohio. "Esta es un área de investigación que aún no se ha desarrollado tan bien, porque justo ahora estamos produciendo la tecnología para medir concentraciones más bajas de estos gases con alta selectividad".

“Estamos desarrollando una nueva generación de sensores de piel, y realmente será la nueva norma”, dijo la coautora del estudio Pelagia-Iren Gouma, profesora de ciencias e ingeniería de los materiales. “El proyecto aún tiene un par de años por delante. Pero en seis meses, deberíamos tener una prueba de concepto y en un año, nos gustaría probarlo en personas”.

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Universidad Estatal de Ohio