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Un equipo de investigadores de Cal Tech dirigido por Wei Gao, profesor de ingeniería biomédica, desarrolló un sensor portátil que monitorea los niveles de metabolitos y nutrientes en la sangre de una persona analizando su sudor.Los sensores de sudor anteriores se centraban principalmente en compuestos que aparecen en altas concentraciones, como electrolitos, glucosa y lactato.Este nuevo es más sensible y detecta compuestos del sudor en concentraciones mucho más bajas.También es más fácil de fabricar y puede producirse en masa.
El objetivo del equipo es un sensor que permita a los médicos monitorear continuamente la condición de pacientes con enfermedades como enfermedades cardiovasculares, diabetes y enfermedades renales, todas las cuales generan niveles anormales de nutrientes o metabolitos en el torrente sanguíneo.Los pacientes estarían mejor si su médico supiera más sobre sus condiciones personales y este método evita pruebas que requieren agujas y muestras de sangre.
"Estos sensores de sudor portátiles podrían capturar de forma rápida, continua y no invasiva cambios en la salud a niveles moleculares", dice Gao."Podrían hacer posible el seguimiento personalizado, el diagnóstico temprano y la intervención oportuna".
El sensor se basa en microfluidos que manipulan pequeñas cantidades de líquidos, normalmente a través de canales de menos de un cuarto de milímetro de ancho.Los microfluidos son ideales para una aplicación porque minimizan la influencia de la evaporación del sudor y la contaminación de la piel en la precisión del sensor.A medida que el sudor recién suministrado fluye a través de los microcanales del sensor, este mide con precisión la composición del sudor y captura los cambios en las concentraciones a lo largo del tiempo.
Hasta ahora, dicen Gao y sus colegas, los sensores portátiles basados en microfluidos se fabricaban en su mayoría con un enfoque de litografía-evaporación, lo que requiere procesos de fabricación complicados y costosos.Su equipo optó por fabricar sus biosensores con grafeno, una forma de carbono en forma de lámina.Tanto los sensores basados en grafeno como los canales de microfluidos se crean grabando láminas de plástico con un láser de dióxido de carbono, un dispositivo tan común que está disponible para los aficionados domésticos.
El equipo de investigación diseñó su sensor para medir también la frecuencia respiratoria y cardíaca, además de los niveles de ácido úrico y tirosina.Se eligió la tirosina porque puede ser un indicador de trastornos metabólicos, enfermedades hepáticas, trastornos alimentarios y afecciones neuropsiquiátricas.Se eligió el ácido úrico porque, en niveles elevados, se asocia con la gota, una afección articular dolorosa que está aumentando en todo el mundo.La gota ocurre cuando los niveles altos de ácido úrico en el cuerpo comienzan a cristalizar en las articulaciones, particularmente en las de los pies, causando irritación e inflamación.
Para ver qué tan bien funcionaban los sensores, los investigadores los probaron en individuos y pacientes sanos.Para comprobar los niveles de tirosina en el sudor, que están influenciados por la condición física de una persona, utilizaron dos grupos de personas: atletas entrenados y personas con una condición física media.Como era de esperar, los sensores mostraron niveles más bajos de tirosina en el sudor de los atletas.Para comprobar los niveles de ácido úrico, los investigadores controlaron el sudor de un grupo de individuos sanos que estaban en ayunas y también después de que los sujetos comieran una comida rica en purinas, compuestos de los alimentos que se metabolizan en ácido úrico.El sensor mostró que los niveles de ácido úrico aumentaron después de la comida.El equipo de Gao realizó una prueba similar con pacientes con gota.El sensor mostró que sus niveles de ácido úrico eran mucho más altos que los de personas sanas.
Para comprobar la precisión de los sensores, los investigadores extrajeron y comprobaron muestras de sangre de pacientes con gota y sujetos sanos.Las mediciones de los sensores de los niveles de ácido úrico se correlacionaron fuertemente con los niveles del mismo en la sangre.
Gao dice que la alta sensibilidad de los sensores, junto con la facilidad con la que se pueden fabricar, significa que eventualmente los pacientes podrían usarlos en casa para monitorear afecciones como gota, diabetes y enfermedades cardiovasculares.Tener información precisa en tiempo real sobre su salud podría incluso permitir a los pacientes ajustar sus niveles de medicación y dieta según sea necesario.
Hora de publicación: 12-dic-2019