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Un sensor para el dedo analiza el sudor de la yema y controla los niveles de glucosa, lactato, vitamina C y levodopa presentes en el mismo sudor
Un dispositivo portátil que funciona con el sudor puede hacer que el seguimiento continuo y personalizado de la salud sea tan sencillo como ponerse una tirita. Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un envoltorio electrónico para el dedo que controla los niveles químicos vitales -como glucosa, vitaminas e incluso fármacos- presentes en el mismo sudor de la yema del dedo del que obtiene su energía.
El avance fue publicado el 3 de septiembre en Nature Electronics por el grupo de investigación de Joseph Wang, profesor del Departamento Familiar Aiiso Yufeng Li de Ingeniería Química y Nanoingeniería de la UC San Diego.
El dispositivo, que se envuelve cómodamente alrededor del dedo, obtiene energía de una fuente insólita: el sudor de la yema del dedo. Las yemas de los dedos, a pesar de su pequeño tamaño, se cuentan entre las glándulas sudoríparas más prolíficas del cuerpo, ya que cada una de ellas está repleta de más de mil glándulas sudoríparas. Estas glándulas pueden producir entre 100 y 1.000 veces más sudor que la mayoría de las demás zonas del cuerpo, incluso durante el reposo. Este goteo constante de sudor natural -sin ningún estímulo o actividad física- ofrece una fuente de energía fiable, alimentando el dispositivo incluso durante periodos de inactividad o sueño.
El dispositivo está fabricado con varios componentes electrónicos impresos en un material polimérico fino, flexible y elástico. Su diseño le permite adaptarse al dedo y, al mismo tiempo, ser lo bastante resistente como para soportar flexiones, estiramientos y movimientos repetidos. «Se basa en una notable integración de componentes de captación y almacenamiento de energía, con múltiples biosensores en un microcanal fluídico, junto con el correspondiente controlador electrónico, todo ello en la yema del dedo», explica Wang.
Su funcionamiento se basa en células de biocombustible situadas en el punto de contacto del dispositivo con la yema del dedo. Estas células se han diseñado especialmente para recoger y convertir en electricidad las sustancias químicas del sudor. Esta electricidad se almacena en un par de baterías elásticas de cloruro de plata-zinc, que alimentan un conjunto de sensores -cuatro en total-, cada uno encargado de controlar un biomarcador específico: glucosa, vitamina C, lactato y levodopa, un fármaco utilizado para tratar la enfermedad de Parkinson. A medida que el sudor pasa por estos sensores a través de diminutos canales de microfluidos de papel, el dispositivo analiza los niveles de los biomarcadores, a la vez que obtiene la energía que necesita del propio sudor que está muestreando. Un pequeño chip procesa las señales de los sensores y transmite los datos de forma inalámbrica a través de Bluetooth de baja energía a una aplicación personalizada para smartphone u ordenador portátil.
«Se trata de una monitorización automática de la salud al alcance de la mano», afirma Shichao Ding, coautor del estudio e investigador posdoctoral del grupo de investigación de Wang en la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego. «El usuario puede estar descansando o dormido, y el dispositivo sigue cosechando energía y rastreando los niveles de biomarcadores».
En las pruebas, un sujeto llevó el dispositivo durante todo el día para controlar los niveles de glucosa durante las comidas, los niveles de lactato durante el trabajo de oficina y el ejercicio, los niveles de vitamina C mientras bebía zumo de naranja y los niveles de levodopa después de comer habas, una fuente natural del compuesto.
Ding y Tamoghna Saha, coautora del estudio, afirman que el dispositivo puede personalizarse para atender las necesidades sanitarias individuales detectando distintos conjuntos de biomarcadores. Los investigadores están trabajando en el desarrollo de un sistema de circuito cerrado que no sólo controle los biomarcadores, sino que también administre tratamientos basados en los datos recogidos. Por ejemplo, en el caso de la diabetes, un dispositivo de este tipo podría vigilar continuamente los niveles de glucosa y administrar automáticamente la insulina necesaria, para luego evaluar la eficacia del tratamiento mediante un nuevo control de los niveles de biomarcadores.
«Energía, detección y tratamiento autónomos en un solo dispositivo: ése es el objetivo final», afirma Ding.