Diseñan un dispositivo que analiza los cambios del sudor

Un dispositivo que analiza los cambios en la composición del sudor
DER-HSIEN LIEN AND HIROKI OTA, UC BERKELEY
Actualizado 29/01/2016 8:13:37 CET

   MADRID, 29 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de California-Berkeley, ambas en Estados Unidos, ha combinado dos tecnologías para crear un dispositivo de vigilancia de la salud que no es invasivo, no interfiere con las actividades físicas al aire libre y puede realizar un seguimiento continuo de la salud de un usuario a niveles moleculares. El sistema de sensores y microprocesadores flexibles se pega a la piel y detecta y analiza un perfil de productos químicos en el sudor.

   "No se parece en nada a un 'Fitbit' que solo controla la actividad", afirma Sam Emaminejad, investigador postdoctoral en Stanford y la Universidad de California-Berkeley y co-primer autor de un artículo que describe cómo funciona el dispositivo, que se publica en la edición digital de este miércoles de 'Nature'.

   Otros biosensores del sudor no invasivos sólo monitorizan una molécula a la vez o carecen de procesamiento de señales que puede ajustarse a los efectos de la temperatura o las interacciones entre moléculas diferentes.

   El nuevo dispositivo, probado en un equipo de voluntarios, es un "sistema de análisis de la transpiración" totalmente integrado que se une a la piel y mide ciertos metabolitos sudoríparos y electrolitos, y puede calibrar sus lecturas sobre la base de la temperatura de la piel. En el futuro, este tipo de biosensor portátil podría ser capaz de alertar a los atletas y los pacientes de la fatiga, la deshidratación, el sobrecalentamiento y otros problemas de salud.

   Emaminejad dice que cuando llegó por primera vez a Stanford hace varios años, quería obtener un doctorado en ingeniería eléctrica y trabajar con el reconocido científico Ron Davis, profesor de Bioquímica y de Genética y director del Centro de Tecnología Genómica de Stanford. Durante una carrera de 50 años, Davis ha sido el creador, con otros, de una serie de tecnologías punteras, como una especie de mapa de ARN, una técnica para cortar y empalmar fragmentos de ADN y un método para el mapeo de genes que activó el Proyecto Genoma Humano, entre otras.

   "Si queremos hacer medicina personalizada -señala Davis-- necesitamos biosensores sofisticados que pueden recopilar datos de forma continua a partir de los individuos". Davis y Emaminejad comenzaron a pensar en maneras de generar información más completa sobre los pacientes. Cuando un paciente va a una cita, dice Emaminejad, el médico puede tomar una muestra de sangre y medir cualquiera de los cientos de moléculas, pero en el mejor de los casos, el médico normalmente recibe sólo una medición cada pocos meses, sin saber qué pasa entre las visitas de los pacientes.

   Para monitorear la salud de forma continua, Davis y Emaminejad se dieron cuenta de que hacía falta una nueva tecnología. "Queríamos pasar de la clase de equipo engorroso utilizado en una clínica a un dispositivo ligero y portátil que pudiera suministrar mediciones continuas", relata Emaminejad. "El sudor es sumamente susceptible a las aplicaciones portátiles y una rica fuente de información, por lo que nuestro primer paso en el desarrollo de tecnologías de biosensores portátiles fue pensar en cómo analizar el sudor", añade Davis.

EL SUDOR, UN REFLEJO DE ENFERMEDADES

   El sudor contiene información fisiológica sobre lo que está sucediendo en el cuerpo, con cientos de diferentes materiales, desde iones simples de moléculas a proteínas y metales pesados como el cadmio, el mercurio y el arsénico. Hasta ahora, los estudios sudoríparos han recogido la transpiración fuera del cuerpo en recipientes y luego la han analizado en el laboratorio.

   El sudor puede emplearse para diagnosticar ciertas enfermedades, para detectar el consumo de drogas y para optimizar el rendimiento deportivo, pero los resultados de su análisis no son en tiempo real o continuos. Es como ver diez segundos de un partido de fútbol y tratar de adivinar cómo fue el resto del encuentro.

   Davis y Emaminejad imaginaron un dispositivo que pudiera trazar continuamente cambios en los componentes químicos del sudor, dejando al descubierto lo que estaba sucediendo en el interior del cuerpo y contactaron con Ali Javey en UC-Berkeley, cuyo equipo de investigación es un pionero en la electrónica flexible. El resultado de la colaboración es una nueva tecnología de sensores que pueden detectar los componentes químicos de sudor en tiempo real, probada en 14 hombres y mujeres mientras pedaleaban en bicicletas estáticas o corrían al aire libre.

   El prototipo de dispositivo consta de dos partes: un conjunto de cinco sensores y una placa de circuito flexible para el procesamiento de la señal y la transmisión inalámbrica de datos. Se pega a la piel como un vendaje de plástico flexible con sensores que pueden medir la temperatura de la piel y cuatro constituyentes del sudor: iones de sodio y potasio, y azúcar de la glucosa y el lactato (el mismo que el ácido láctico liberado por los músculos activos).

   El vendaje con sensores suave y flexible proporciona datos sobre la piel a la segunda parte del dispositivo, una placa de circuito inalámbrica de chips interconectados, llamada placa de circuito impreso flexible, que se presenta en forma de pulsera flexible o cinta para la cabeza.

   La placa de circuito se encarga de amplificar, filtrar, calibrar y transmitir la señal. Después de procesar la información de los sensores, la placa de circuito la emite a un ''smartphone' cercano u otro dispositivo para su almacenamiento y posterior análisis. La matriz flexible con sensores que se une a la piel es desechable y puede durar unos pocos días a lo sumo, mientras que la placa de circuito impreso menos flexible es reutilizable.