Laboratorio portátil en la piel monitorea simultáneamente glucosa, alcohol y lactato en tiempo real

El control de los niveles de alcohol es útil porque beber alcohol puede reducir los niveles de glucosa. Conocer ambos niveles puede ayudar a las personas con diabetes a evitar que su nivel de azúcar en la sangre baje demasiado después de beber. La combinación de información sobre el lactato, que se puede controlar durante el ejercicio como biomarcador de la fatiga muscular, también es útil porque la actividad física influye en la capacidad del cuerpo para regular la glucosa. Ahora, los ingenieros han desarrollado un prototipo de un dispositivo portátil que puede monitorear continuamente varias estadísticas de salud (niveles de glucosa, alcohol y lactato) simultáneamente en tiempo real.

El dispositivo, desarrollado por investigadores de la UC San Diego (La Jolla, CA, EUA), tiene aproximadamente el tamaño de seis monedas de veincinco centavos de dólar apiladas. Se aplica a la piel a través de un parche tipo velcro de agujas microscópicas, o microagujas, que miden, cada una, aproximadamente una quinta parte del ancho de un cabello humano. Usar el dispositivo no es doloroso: las microagujas apenas penetran en la superficie de la piel para detectar biomoléculas en el líquido intersticial, que es el líquido que rodea las células debajo de la piel. Diferentes enzimas en las puntas de las microagujas reaccionan con la glucosa, el alcohol y el lactato en el líquido intersticial. Estas reacciones generan pequeñas corrientes eléctricas, que son analizadas por sensores electrónicos y comunicadas de forma inalámbrica a una aplicación desarrollada por los investigadores. Los resultados se muestran en tiempo real en un teléfono inteligente.

Una ventaja de usar microagujas es que toman muestras directamente del líquido intersticial, y la investigación ha demostrado que los niveles bioquímicos medidos en ese líquido se correlacionan bien con los niveles en la sangre. El parche de microagujas, que es desechable, se puede quitar de la caja electrónica para reemplazarlo fácilmente. La caja electrónica, que es reutilizable, contiene la batería, los sensores electrónicos, el transmisor inalámbrico y otros componentes electrónicos. El dispositivo se puede recargar en cualquier plataforma de carga inalámbrica utilizada para teléfonos y relojes inteligentes. La integración de todos estos componentes en un dispositivo portátil pequeño e inalámbrico fue uno de los mayores desafíos del equipo. También requirió un diseño e ingeniería inteligentes para combinar la electrónica reutilizable, que debe permanecer seca, con el parche de microagujas, que queda expuesto a fluidos biológicos.

El dispositivo portátil se probó en cinco voluntarios, que usaron el dispositivo en la parte superior del brazo, mientras hacían ejercicio, comían y bebían una copa de vino. El dispositivo se usó para monitorear continuamente los niveles de glucosa de los voluntarios simultáneamente con sus niveles de alcohol o de lactato. Las mediciones de glucosa, alcohol y lactato tomadas por el dispositivo coincidieron estrechamente con las mediciones tomadas respectivamente por un monitor comercial de glucosa en sangre, un alcoholímetro y las mediciones de lactato en sangre realizadas en el laboratorio. Los investigadores planean desarrollar aún más la tecnología para su comercialización. Los próximos pasos incluyen probar y mejorar el tiempo que puede durar el parche de microagujas antes de ser reemplazado. Los investigadores también están entusiasmados con la posibilidad de agregar más sensores al dispositivo para monitorear los niveles de medicación en los pacientes y otras señales de salud.

“Esto es como un laboratorio completo sobre la piel”, dijo el director del centro Joseph Wang, profesor de nanoingeniería en la UC San Diego. “Es capaz de medir continuamente múltiples biomarcadores al mismo tiempo, lo que permite a los usuarios monitorear su salud y bienestar mientras realizan sus actividades diarias”.

“Con nuestro dispositivo portátil, las personas pueden ver la interacción entre sus picos o caídas de glucosa con su dieta, ejercicio y consumo de bebidas alcohólicas. Eso también podría aumentar su calidad de vida”, dijo Farshad Tehrani, un Ph.D. en nanoingeniería, estudiante en el laboratorio de Wang y uno de los co-primeros autores del estudio.

“Estamos comenzando en un lugar realmente bueno con esta tecnología en términos de validez clínica y relevancia”, dijo Patrick Mercier, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la UC San Diego. “Eso reduce las barreras para la traducción clínica. La belleza de esto es que es un sistema totalmente integrado que cualquiera puede usar sin estar atado a un equipo de sobremesa”.

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UC San Diego