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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 mediante el análisis de su sudor.Los sensores de sudor anteriores se enfocaban principalmente en compuestos que aparecían 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 se puede producir en masa.
El objetivo del equipo es un sensor que permita a los médicos monitorear continuamente la condición de los pacientes con enfermedades tales como enfermedades cardiovasculares, diabetes y enfermedades renales, las cuales ponen 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 las pruebas que requieren agujas y muestras de sangre.
“Tales sensores de sudor portátiles podrían capturar cambios en la salud a niveles moleculares de manera rápida, continua y no invasiva”, 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, generalmente 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, 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 principalmente con un enfoque de evaporación por litografía, 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 las 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, está asociado con la gota, una afección articular dolorosa que está aumentando en todo el mundo.La gota ocurre cuando los altos niveles de ácido úrico en el cuerpo comienzan a cristalizarse en las articulaciones, particularmente en las de los pies, causando irritación e inflamación.
Para ver qué tan bien funcionaron los sensores, los investigadores lo probaron en individuos y pacientes sanos.Para verificar los niveles de tirosina en el sudor que están influenciados por la condición física de una persona, utilizaron dos grupos de personas: atletas entrenados e individuos de condición física promedio.Como era de esperar, los sensores mostraron niveles más bajos de tirosina en el sudor de los atletas.Para verificar los niveles de ácido úrico, los investigadores monitorearon 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 en los alimentos que se metabolizan en ácido úrico.El sensor mostró que los niveles de ácido úrico subían 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 las personas sanas.
Para verificar la precisión de los sensores, los investigadores extrajeron y verificaron 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 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 el hogar para monitorear condiciones como la gota, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares.Tener información precisa en tiempo real sobre su salud podría incluso permitir que los pacientes ajusten sus niveles de medicación y su dieta según sea necesario.
Hora de publicación: 12-dic-2019