Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Conclusiones clave
- Los científicos construyeron un dispositivo sensor de sudor en forma de un parche adhesivo delgado, flexible y hermético.
- El dispositivo puede analizar el sudor en busca de sustancias bioquímicas como cortisol, glucosa, vitamina C y cloro.
- Puede medir marcadores fisiológicos clave para ayudar a las personas a controlar la salud, el atletismo e incluso el rendimiento militar.
Una gota de sudor puede revelar mucho sobre el cuerpo de una persona. Ahora, comprender algunos componentes clave de su bioquímica puede ser tan fácil como colocar un parche adhesivo y deslizarlo cerca de su teléfono inteligente.
En un artículo publicado esta semana enprocedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, un equipo de investigadores anunció el desarrollo de parches delgados y flexibles que pueden recolectar y analizar pequeñas cantidades de sudor en tiempo real.
“Los sistemas de microfluidos suaves que capturan, almacenan y realizan análisis de biomarcadores de volúmenes de sudor en microlitros, in situ, a medida que emergen de la superficie de la piel, representan una clase emergente de tecnología portátil con poderosas capacidades que complementan las de los dispositivos de detección biofísica tradicionales ”, Escriben los autores del artículo.
Este parche utiliza una química que cambia de color para medir los niveles de glucosa, lactato, cloro, cortisol y más del usuario. Estos pueden ayudar a evaluar varios componentes de la salud de una persona, como su nivel de hidratación y estrés.
"Lo que estamos tratando de hacer es desarrollar un conjunto de tecnologías que se puedan representar en forma de pegatina", dijo el coautor John Rogers, PhD, profesor de ingeniería biomédica, ciencia de materiales y cirugía neurológica en la Universidad de Northwestern. dice VeryWell. "Esta es una especie de marca de agua alta para nosotros en términos de alcance de funcionalidad en un dispositivo de ese tipo".
Lo que esto significa para ti
Los parches adhesivos pronto estarán disponibles para los consumidores para su uso en atletismo y nutrición. Los dispositivos de detección de sudor tienen la capacidad de probar múltiples métricas de salud y pronto podrían integrarse en dispositivos portátiles como relojes inteligentes.
Cómo funciona el parche
El análisis de sangre es el método más común para capturar información sobre ciertos bioquímicos clave como sodio, potasio, cloruro y urea. Sin embargo, este proceso es invasivo, ya que requiere pinchar la piel o penetrarla con una jeringa. Esto lo hace menos atractivo como proceso de rutina.
El sudor, por otro lado, se puede recolectar de la superficie de la piel sin ninguna acción invasiva. Y contiene una serie de bioquímicos que son útiles para comprender y dar forma a los resultados de salud.
Históricamente, recolectar sudor fue particularmente desafiante. A veces implicaba rasparlo de la piel con una herramienta similar a una escobilla de goma. Al rozar la piel, materiales como las células de la piel, la suciedad y el aceite podrían contaminar involuntariamente la muestra.
Este nuevo dispositivo utiliza tecnología de microfluidos para dirigir pequeñas cantidades de sudor a través de pequeños canales, válvulas y depósitos en el parche. Cuando el sudor se libera de los poros de la piel, viaja a través de estas vías e interactúa con los análisis, componentes para medir la composición de las sustancias químicas del sudor. Este parche estacionario no solo garantiza que la muestra de sudor sea impecable, sino que también permite analizarla en tiempo real.
“Estas plataformas de microfluidos han cambiado los protocolos que se pueden utilizar para estudiar el sudor”, dice Rogers, quien también es el director fundador del Centro de Electrónica Bio-Integrada.
Los parches son relativamente discretos para el usuario. Una de las razones de su pequeño tamaño y estructura flexible es que el parche no contiene una batería voluminosa. En cambio, se alimenta a través de interacciones con teléfonos inteligentes.
Aprovechando la tecnología de comunicación de rango cercano que habilita funciones como pagos inalámbricos, el parche y el teléfono inteligente pueden intercambiar energía e información de manera efectiva. El parche recibe energía de forma inalámbrica mediante ondas de radio del teléfono, y la información sobre el sudor, como cuánto se recogió y su composición química, se comunica al teléfono.
El dispositivo debe estar muy cerca de un teléfono inteligente para que funcione, lo que significa que el usuario debe deslizar su teléfono cerca del parche para que reciba energía. Pero, dice Rogers, los científicos podrían desarrollar un dispositivo con una antena más grande que podría instalarse en algo como una bicicleta estática para obtener una lectura más continua.
¿Qué nos puede decir el sudor?
La naturaleza no invasiva de la recolección de sudor puede ser muy útil, especialmente para las personas que dependen de los análisis de sangre de rutina para medir su estado de salud.
“La desventaja es que nadie sabe mucho sobre el sudor”, dice Rogers. "Tiene estos componentes químicos, eso se sabe. Pero cómo se compara con la sangre es una pregunta de investigación interesante y estamos en el medio de eso ".
Su grupo de investigación está trabajando con un equipo de cardiólogos del Lurie Children's Hospital en Chicago para comprender mejor cómo se comparan los biomarcadores del sudor con los de la sangre. Por ejemplo, tanto el sudor como la sangre contienen glucosa. Los investigadores medirán los niveles en ambas muestras y evaluarán si los dos están correlacionados y cómo, para hacer que los sensores de sudor sean más precisos y útiles.
Medir cómo el cortisol, así como la glucosa y la vitamina C, se liberan en el cuerpo a través del sudor también podría proporcionar información sobre la salud mental y el estrés físico del usuario. El cortisol se libera en respuesta a factores estresantes físicos y mentales, y puede desencadenar el consumo de glucosa cuando el cuerpo entra en una respuesta de lucha o huida. Además, el aumento de los niveles de cortisol está relacionado con afecciones como la obesidad, la diabetes, la hipertensión y la depresión.
Los autores tienen la esperanza de que el seguimiento de estos productos bioquímicos a través del sudor conduzca a una mayor comprensión de cómo interactúan el cortisol, la glucosa y la vitamina C.
Cómo se utilizarán los dispositivos sensores de sudor
Los modelos actuales de relojes inteligentes, como el Apple Watch y el Fitbit, incluyen herramientas para medir la frecuencia cardíaca, el movimiento y los niveles de oxígeno en sangre. Para avanzar más allá de estas mediciones físicas, la adición de un sensor de sudor permitiría a los usuarios rastrear las propiedades bioquímicas y su impacto en la salud del usuario también.
"Tengo la sensación de que, con el tiempo, estos grandes actores del mercado adoptarán la detección del sudor porque no es invasiva", le dice a Verywell Tolga Kaya, PhD, directora de los programas de ingeniería de la Universidad del Sagrado Corazón en Connecticut. "Una vez que lo implementen en sus relojes, se hará más grande".
Basado en la investigación de Rogers y su equipo, Gatorade desarrolló el GX Sweat Patch. El producto es una versión simplificada del descrito en el estudio y solo evalúa factores relevantes para los atletas, como la hidratación y los niveles de electrolitos.
El producto fue anunciado a través de un comercial durante el medio tiempo en el juego NBA All-Star en febrero y estará disponible en las tiendas de artículos deportivos el próximo año. El parche también cruzó al ámbito virtual como un producto en la versión más reciente del videojuego NBA 2K.
Esta tecnología tiene varios usos en las esferas del atletismo y la nutrición, incluido el seguimiento de la pérdida de sudor y los niveles de electrolitos.
“Puedes saber si alguien está hidratado o deshidratado en tiempo real, lo cual es muy útil porque cuando notas que tienes sed o deshidratación, ya es demasiado tarde para traerlo de vuelta”, dice Tolga, quien no está afiliado a la Papel del noroeste. "Pierdes rendimiento mental, rendimiento físico bastante rápido".
Rogers y Tolga dicen que estos dispositivos también podrían ser útiles para los militares. Para mantener mejor la salud de las personas de servicio, parches como estos podrían evaluar sus niveles de hidratación y cortisol para garantizar el máximo rendimiento físico y mental.
A medida que los científicos aprenden a diseñar dispositivos que coexistan con los sistemas vivos, hay espacio para una posibilidad increíble. Desde dispositivos implantables para el cerebro hasta parches para rastrear la salud neonatal, Rogers dice que hay muchas formas en que las nuevas herramientas pueden ayudarnos a comprender mejor nuestra biología básica.
“Es un espacio amplio y realmente rico para realizar investigaciones académicas orientadas al descubrimiento”, dice Rogers. “Es una especie de ciencia con consecuencias, en cierto sentido. Si desarrolla un entendimiento, podría sentar las bases de tecnologías que podrían transformar la forma en que prestamos atención médica con beneficios directos y mejores resultados para los pacientes, costos reducidos y capacidad de implementación en áreas empobrecidas del planeta ".
