Parche epidérmico monitoriza simultáneamente biomarcadores hemodinámicos y metabólicos

Entrelazados con conceptos de telesalud, la internet de los artículos médicos y medicina de precisión, los sensores portátiles ofrecen características para monitorear de forma activa y remota los parámetros fisiológicos. Se ha informado de la monitorización de parámetros físicos individuales, como el electrocardiograma y la presión arterial (PA), así como de parámetros bioquímicos, como la glucosa, utilizando sensores portátiles no invasivos.

La frecuencia cardíaca (FC) y la PA, dos de los signos vitales más importantes, pueden reflejar de forma dinámica y directa el estado fisiológico del cuerpo. Estos parámetros cardiovasculares se pueden ver afectados por fluctuaciones de diversas concentraciones de biomarcadores provenientes de actividades como el movimiento, el estrés o la ingesta de alimentos, bebidas y fármacos que pueden provocar alteraciones repentinas y en ocasiones letales.

Expertos en nanoingeniería de la Universidad de California, San Diego (La Jolla, CA, EUA), desarrollaron un dispositivo de monitoreo de salud, todo en uno, que puede medir de manera confiable la glucosa, el lactato y la presión arterial mediante un parche suave, elástico para la piel, del tamaño de un sello postal. Es notoriamente difícil monitorear la presión arterial y detectar metabolitos al mismo tiempo en el cuerpo humano debido a la interferencia de la señal cuando los hidrogeles químicos y de ultrasonido se entremezclan.

El sensor de presión arterial se encuentra cerca del centro del dispositivo y consta de un conjunto de pequeños transductores de ultrasonido que se sueldan al sustrato con una tinta conductora. Un voltaje aplicado a los transductores hace que envíen ondas de ultrasonido al cuerpo y, cuando rebotan en una arteria, el sensor detecta los ecos y traduce las señales en una lectura de presión arterial.

Los sensores químicos son un par de electrodos serigrafiados en el parche con tinta conductora. Un electrodo puede detectar lactato (un biomarcador de esfuerzo físico), cafeína o alcohol, y está impreso en el lado derecho del parche junto con el sistema de estimulación del sudor, que funciona liberando el fármaco inductor de sudor, pilocarpina, en la piel para la detección de sustancias químicas en ese sudor. El otro electrodo detecta la glucosa y está impreso en el lado izquierdo del parche donde se encuentra el sistema de extracción de líquido intersticial. Funciona al pasar una corriente eléctrica suave a través de la piel para extraer el líquido intersticial, de modo que se pueda medir la glucosa en ese líquido.

Las señales de glucosa, lactato, alcohol y presión arterial se validaron frente a un glucómetro ACCU-CHEK comercial (Roche Diagnostics, Indianápolis, IN, EUA), un medidor de lactato en sangre (NOVA Biomedical, Waltham, MA , EUA), un alcoholímetro BACtrack S80 Pro (San Francisco, CA, EUA) y un manguito de presión arterial, aprobado por la FDA, respectivamente. Las concentraciones de cafeína se estimaron mediante una metodología de adición estándar a través del sudor recolectado. Se utilizó un analizador de impedancia electroquímica para estimular el sudor y extraer el líquido intersticial simultáneamente.

Los autores concluyeron que, en voluntarios humanos, el dispositivo capturó los efectos fisiológicos de la ingesta de alimentos y el ejercicio, en particular la producción de glucosa después de la digestión de los alimentos, el consumo de glucosa a través de la glucólisis y los aumentos de la presión arterial y la frecuencia cardíaca que compensan el agotamiento de oxígeno y de lactato. El estudio fue publicado el 15 de febrero de 2021 en la revista Nature Biomedical Engineering.

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Universidad de California, San Diego
NOVA Biomedical
BACtrack