Los científicos han dado el primer paso para crear la próxima generación de monitores de salud portátiles.
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.
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.
«Es completamente no invasivo y completamente pasivo en nombre del usuario», dijo Anthony Annerino, autor principal del estudio y estudiante graduado en ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Ohio.
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.
Su investigación se publica en la revista Más uno.
«Distinguir los problemas de salud a través de la piel es realmente la última frontera», dijo la coautora del estudio Pelagia-Iren Gouma, profesora de ciencia e ingeniería de materiales. Gouma también lidera el proyecto Smart Connected Health, que tiene como objetivo apoyar la investigación en salud y medicina.
«El proyecto todavía tiene un par de años por delante», dijo Gouma. «Pero en seis meses, deberíamos tener una prueba de concepto y en un año, nos gustaría probarlo en personas».
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, dijo. Y a medida que más personas se familiaricen con el uso de dispositivos portátiles en su vida cotidiana, Gouma espera que la tecnología y la medicina se entrelacen aún más.
«Estamos desarrollando una nueva generación de sensores para la piel, y realmente será la nueva norma», dijo Gouma.
Los científicos, incluido Gouma, 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 tal dispositivo requiere «intención activa» y solo proporciona una «instantánea momentánea» del cuerpo, anotó Annerino. En comparación con la cantidad de productos químicos que liberamos cuando respiramos, dijo, 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.
«Esta es un área de investigación que aún no se ha desarrollado tan bien, porque ahora estamos produciendo la tecnología para medir concentraciones más bajas de estos gases con alta selectividad», dijo Annerino.
Para probar si sus sensores podían detectar cantidades variables de estos químicos esclarecedores (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 de Annerino colocó la película sobre soluciones que contenían etanol (alcohol), acetona y agua para medir su sensibilidad, selectividad y repetibilidad.
«Encontramos un sesgo significativo hacia inclinarse más ante la exposición a ciertos químicos que a otros», dijo Annerino. 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. Mientras se enfoca en un sensor de tasa metabólica, otro posible uso sería rastrear el etanol que, en el cuerpo, puede significar signos de enfermedad hepática. Se necesita más trabajo sobre cómo las películas utilizadas en este estudio funcionarían como sensores reales que se usan en el cuerpo, dijeron los investigadores.
La oportunidad de hacer la vida de alguien más fácil fue una de las razones por las que Annerino dijo que estaba tan ansioso por participar en el estudio. «No todos los estudios de investigación tienen un impacto evidente en la sociedad y la vida de las personas, pero eso es algo que este proyecto en particular realmente tiene», dijo.
Otros coautores fueron Manoj Srinivasan, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales, y Michael Faltas, recién graduado del programa de ingeniería aeroespacial y de materiales. Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias.
