El primer chip alimentado por sangre ofrece monitoreo de salud en tiempo real

Los trastornos metabólicos como la diabetes y la osteoporosis están aumentando rápidamente en todo el mundo, especialmente en los países en desarrollo. El diagnóstico de estas afecciones generalmente requiere análisis de sangre; sin embargo, en zonas remotas con infraestructura sanitaria insuficiente, muchas personas siguen sin ser diagnosticadas ni tratadas. Los métodos de diagnóstico tradicionales son invasivos y requieren mucha mano de obra, lo que hace que el seguimiento en tiempo real sea poco práctico, especialmente en entornos rurales. La conductividad eléctrica de la sangre, que refleja la concentración de electrolitos clave como los iones de sodio y cloruro, es crucial para diagnosticar diversos problemas de salud. Estos electrolitos desempeñan un papel vital en muchos procesos fisiológicos, pero medir la conductividad sanguínea enfrenta desafíos como la polarización de los electrodos, el acceso limitado a las muestras y el mantenimiento de una temperatura sanguínea constante. Además, medir la conductividad a frecuencias inferiores a 100 Hz, esencial para una comprensión más profunda de las propiedades eléctricas de la sangre y las funciones biológicas subyacentes, presenta dificultades adicionales. Los investigadores ahora están desarrollando un dispositivo novedoso que genera electricidad a partir de la sangre para medir su conductividad, facilitando así la atención médica en cualquier lugar.

Un equipo de investigación de la Universidad de Pittsburgh (Pittsburgh, PA, EUA) ha desarrollado un dispositivo portátil de laboratorio en un chip con un nanogenerador milifluidico que puede medir la conductividad sanguínea a bajas frecuencias. Este dispositivo utiliza sangre como agente conductor dentro de un nanogenerador triboeléctrico (TENG). El sistema TENG aprovecha la energía mecánica de la sangre y la convierte en electricidad mediante triboelectrificación, donde se produce la transferencia de electrones entre materiales en contacto durante movimientos como la compresión o el deslizamiento.

Esta transferencia de electrones y la posterior separación de carga crean una diferencia de voltaje que impulsa una corriente eléctrica. El dispositivo mide el voltaje generado bajo condiciones de carga específicas para determinar la conductividad eléctrica de la sangre. Su capacidad de autoalimentación permite la miniaturización de este innovador nanogenerador a base de sangre. El equipo empleó modelos de IA para predecir la conductividad sanguínea directamente a partir de los patrones de voltaje producidos por el dispositivo, y pruebas comparativas con métodos tradicionales validaron su precisión. Este avance allana el camino para implementar diagnósticos directamente en los hogares de las personas. Además, los nanogeneradores alimentados por sangre podrían funcionar internamente, utilizando la química sanguínea del propio cuerpo para realizar diagnósticos autoalimentados.

"A medida que los campos de la nanotecnología y los microfluidos continúan avanzando, existe una oportunidad cada vez mayor de desarrollar dispositivos de laboratorio en un chip capaces de superar las limitaciones de la atención médica moderna", afirmó Amir Alavi, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental en la Escuela de Ingeniería Swanson de Pitt. "Estas tecnologías podrían potencialmente transformar la atención médica al ofrecer diagnósticos rápidos y convenientes y, en última instancia, mejorar los resultados de los pacientes y la efectividad de los servicios médicos".

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Universidad de Pittsburgh

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