Monitores portátiles precisos y multifunción de glucosa, alcohol y lactato

Imagine poder realizar un seguimiento de la fatiga muscular durante el ejercicio, medir sus niveles de azúcar en la sangre y determinar si ha bebido demasiado, todo con un pequeño dispositivo que se coloca en la piel.

El dispositivo se puede usar en la parte superior del brazo mientras el usuario realiza su día. Crédito de la imagen: Laboratorio de Nanoelectrónica. Universidad de California San Diego.

ingenieros de Universidad de California San Diegoun prototipo de un dispositivo portátil que puede monitorear continuamente varias estadísticas de salud en tiempo real, incluidos los niveles de glucosa, alcohol y lactato.

El dispositivo tiene aproximadamente el tamaño de una pila de seis cuartos. Se aplica a la piel a través de un parche tipo velcro que contiene agujas diminutas o microagujas, cada una de aproximadamente una quinta parte del ancho de un cabello humano.

La herramienta no es dolorosa de usar porque las finas agujas apenas penetran en la superficie de la piel para revelar las biomoléculas en el líquido intersticial, el líquido que rodea las células debajo de la piel. Usado en la parte superior del brazo, el dispositivo transmite datos de forma inalámbrica a una aplicación de teléfono inteligente dedicada.

En un informe publicado el 9 de mayoy2022, en La naturaleza de la ingeniería biomédica.investigadores del Centro de Sensores Portátiles de UC San Diego describen su tecnología.

Esto es como un laboratorio completo en la piel. Es capaz de medir continuamente múltiples signos vitales al mismo tiempo, lo que permite a los usuarios controlar su salud y bienestar a medida que realizan sus actividades diarias.

Joseph Wang, coautor y profesor, Nanoingeniería, Universidad de California, San Diego

La mayoría de los monitores de salud comerciales, como los monitores continuos de glucosa para diabéticos, solo miden una señal. Según los investigadores, excluye información que pueda ayudar a los diabéticos a controlar su condición.

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El control de los niveles de alcohol es importante porque el alcohol puede reducir los niveles de glucosa. Conocer ambos niveles puede ayudar a las personas con diabetes, ya que les permitirá controlar sus niveles de azúcar en la sangre antes de que bajen demasiado después de beber.

La combinación de datos sobre el lactato, que se puede medir durante el ejercicio como biomarcador de la fatiga muscular, es particularmente útil porque la actividad física altera la capacidad del cuerpo para controlar la glucosa.

A través de dispositivos portátiles, las personas pueden ver la interacción entre los niveles altos o bajos de glucosa con su dieta, ejercicio y consumo de bebidas alcohólicas. Eso también puede aumentar su calidad de vida.

Farshad Tehrani, coautor del estudio y estudiante de doctorado, Center for Wearable Sensors, University of California, San Diego

Las microagujas están integradas con la electrónica.

El dispositivo portátil consta de un parche de microagujas unido a una funda electrónica. Varias enzimas en las puntas de las microagujas reaccionan con la glucosa, el alcohol y el lactato en el líquido intersticial.

Estas interacciones crean pequeñas corrientes eléctricas, que son medidas por sensores electrónicos y transmitidas de forma remota a una aplicación diseñada por los investigadores. En el teléfono inteligente, los resultados se muestran en tiempo real.

Las microagujas tienen la ventaja de tomar muestras directamente del líquido intersticial y los estudios han demostrado que los niveles bioquímicos medidos en este líquido se corresponden bien con los de la sangre.

Estamos comenzando en un muy buen lugar con esta técnica en términos de validez clínica y relevancia. Esto reduce las barreras a la traducción clínica.

Patrick Mercier, autor y profesor asociado de entrevistas, ingeniería eléctrica e informática, Universidad de California, San Diego

Se puede quitar un parche de microagujas fácilmente desechable de la caja electrónica para reemplazarlo. La funda electrónica reutilizable contiene la batería, los sensores electrónicos, el transmisor de radio y otros componentes electrónicos. El dispositivo se puede cargar con cualquier estación de carga inalámbrica que sea compatible con teléfonos y relojes inteligentes.

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Uno de los principales problemas del equipo fue integrar todos estos componentes en un dispositivo portátil inalámbrico compacto. La combinación de componentes electrónicos reutilizables, que deben mantenerse secos, con un parche de microagujas y expuestos a fluidos biológicos, también requiere un diseño e ingeniería innovadores.

Mercer agregó,La belleza de esto es que es un sistema completamente integrado que cualquiera puede usar sin estar restringido al equipo de mesa.«

Pruebas

El dispositivo portátil se probó en cinco voluntarios que lo usaron en la parte superior de los brazos mientras hacían ejercicio, comían y bebían. El instrumento se utilizó para medir continuamente los niveles de glucosa de los participantes, así como sus niveles de alcohol o lactato.

Los valores de glucosa, alcohol y lactato recopilados por el dispositivo se asemejan mucho a los tomados en el laboratorio por un monitor comercial de glucosa en sangre, un analizador de aliento y medidores de lactato en sangre.

Próximos pasos

Farshad Tehrani y Hazir Taymourian, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Wang, cofundaron AquilX, una empresa nueva, para desarrollar aún más la tecnología para la comercialización. La siguiente etapa es evaluar y mejorar cuánto tiempo puede durar el parche de microagujas antes de que sea necesario un cambio.

La empresa está particularmente entusiasmada con la posibilidad de agregar sensores adicionales a la herramienta para monitorear los niveles de medicamentos de los pacientes, así como otros indicadores de salud.

El prototipo portátil multitarea rastrea múltiples estadísticas de salud a la vez

Fuente del video: Universidad de California en San Diego

Referencia de la revista:

Teherani, F. y otros. (2022) Matriz de microagujas portátil integrada para el control continuo de varios biomarcadores en el líquido intersticial. La naturaleza de la ingeniería biomédica.. doi.org/10.1038/s41551-022-00887-1

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fuente: https://ucsd.edu/

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