Los ingenieros de la Universidad de Tufts han creado un parche de detección electrónico flexible, el primero en su tipo, que se puede coser en la ropa para analizar el sudor en busca de múltiples marcadores. El parche podría usarse para diagnosticar y monitorear condiciones de salud agudas y crónicas opara monitorear la salud durante el desempeño atlético o en el lugar de trabajo. El dispositivo, descrito hoy en la revista Electrónica flexible NPJ , consta de hilos de detección especiales, componentes electrónicos y conectividad inalámbrica para la adquisición, almacenamiento y procesamiento de datos en tiempo real.
Los monitores de salud del consumidor típicos pueden rastrear la frecuencia cardíaca, la temperatura, la glucosa, la distancia a pie y otras mediciones brutas. Pero se requiere una comprensión más detallada de la salud, el estrés y el rendimiento de una persona para la recopilación de datos médicos o aplicaciones deportivas o militares de alto rendimiento.En particular, los marcadores metabólicos como los electrolitos y otras moléculas biológicas proporcionan un indicador más directo de la salud humana para una evaluación precisa del rendimiento deportivo, la seguridad en el lugar de trabajo, el diagnóstico clínico y el manejo de las condiciones de salud crónicas.
El dispositivo de parche creado por los ingenieros de Tufts realiza mediciones en tiempo real de importantes biomarcadores presentes en el sudor, incluidos iones de sodio y amonio electrolitos, lactato un metabolito y acidez pH. La plataforma del dispositivo también es lo suficientemente versátil como para incorporaruna amplia gama de sensores capaces de rastrear casi todos los marcadores presentes en el sudor. Las mediciones tomadas pueden tener aplicaciones de diagnóstico útiles. Por ejemplo, el sodio del sudor puede indicar el estado de hidratación y el desequilibrio de electrolitos en un cuerpo; la concentración de lactato puede ser un indicador defatiga; los niveles de iones de cloruro se pueden usar para diagnosticar y controlar la fibrosis quística; y el cortisol, una hormona del estrés, se puede usar para evaluar el estrés emocional, así como las funciones metabólicas e inmunes.
Los atletas pueden monitorear una amplia gama de marcadores durante el esfuerzo físico para ayudar a predecir picos o disminuciones de rendimiento durante la competencia.
La capacidad de integrar los sensores en la ropa es posible gracias a hilos flexibles recubiertos con tintas conductoras. Los diferentes recubrimientos alteran la funcionalidad de los hilos; por ejemplo, el lactato se puede detectar recubriendo un hilo con un material sensor enzimático que incorpora la enzima lactato.oxidasa. Un hilo sensor de pH está recubierto con polianilina que responde a la acidez, etc. El conjunto de sensores del hilo está integrado en la ropa o un parche y conectado a un módulo de circuito en miniatura y microprocesador, con capacidad inalámbrica para comunicarse con un teléfono inteligente.
"El sudor es un fluido útil para el monitoreo de la salud, ya que es de fácil acceso y se puede recolectar de manera no invasiva", dijo Trupti Terse-Thakoor, ex becario postdoctoral en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts y primer autor del estudio."Los marcadores que podemos detectar en el sudor también se correlacionan bien con los niveles de plasma sanguíneo, lo que lo convierte en un excelente fluido de diagnóstico sustituto".
Los investigadores probaron el dispositivo en sujetos humanos, monitoreando su respuesta de electrolitos y metabolitos durante un ejercicio de esfuerzo máximo en bicicletas estáticas. Los sensores pudieron detectar variaciones en los niveles de analitos a medida que subían y bajaban, en intervalos de 5 a 30 segundos.suficiente para la mayoría de las necesidades de seguimiento en tiempo real. Los sujetos incluyeron hombres y mujeres con una variedad de acondicionamiento físico, desde físicamente activos con una dieta adaptada al rendimiento, hasta personas que no eran físicamente activas y no tenían restricciones dietéticas específicas. Mientras que el estudio actualno pretendía determinar una correlación entre las lecturas del analito y el rendimiento y el acondicionamiento, sí estableció que el sensor era capaz de detectar patrones consistentes de expresión del analito que podrían usarse para estudios futuros que identifiquen estas correlaciones.
"El parche de sensor que desarrollamos es parte de una estrategia más amplia para hacer dispositivos electrónicos completamente flexibles basados en hilos", dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería de Tufts y autor correspondiente del estudio ".Los dispositivos flexibles entretejidos en la tela y que actúan directamente sobre la piel significan que podemos realizar un seguimiento de la salud y el rendimiento no solo de forma no invasiva, sino completamente discreta: es posible que el usuario ni siquiera lo sienta o lo note ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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