Con un concepto similar a los relojes inteligentes, pero sin necesidad de pantallas ni circuitos integrados, los tatuajes sensoriales se convierten en una opción no invasiva para monitorear parámetros físicos, químicos y biológicos del cuerpo. Algunos se remueven como un adhesivo y otros, para pacientes con enfermedades crónicas, son permanentes.
Los circuitos flexibles que se estampan sobre la piel pueden medir de forma constante la temperatura, la humedad, los niveles de oxígeno en la sangre y el funcionamiento del corazón. Otros sensores más avanzados, registran los cambios en la respiración que produce el coronavirus.
En las últimas semanas, por primera vez, un consorcio internacional logró sintetizar un material de impresión que se aplica sobre el cuerpo sin el uso de calor. Este avance permitirá grabar en forma directa sensores diminutos que transfieren los datos al teléfono y a un bajo costo.
Hasta ahora, la técnica empleada era la sinterización, un proceso que requiere temperaturas de alrededor de 300 grados para unir las nanopartículas de plata que componen el sensor. Los resultados se publicaron en la revista ACS Applied Materials & Interfaces.
“La superficie de la piel no puede soportar una temperatura tan alta, obviamente. Para evitar esta limitación, agregamos una capa de ayuda a la sinterización, algo que no daña la dermis y que ayuda a que el material se sinterice a una temperatura ambiente”, explica Huanyu Cheng, del departamento de Ciencias de Ingeniería y Mecánica de la Universidad Penn State.
Los investigadores utilizan un soplador de aire, como un secador de pelo puesto en frío, para eliminar el agua que se aplica como disolvente en la tinta.
“La eliminación tampoco daña la piel. Eso es importante para las personas con piel sensible, como los ancianos y los bebés. El dispositivo puede medir diferentes parámetros sin ser una carga extra para la persona o para el medio ambiente”, explican.
En lo que se considera el primer paso hacia la medicina personalizada, científicos de la Universidad de Múnich diseñaron tres tatuajes dérmicos para monitorear enfermedades crónicas como la diabetes y la insuficiencia renal.
En lugar de inyectar las tintas de colores, los especialistas en ingeniería orgánica compusieron una formulación analítica colorimétrica que se fijan en determinadas zonas del cuerpo y puede registrar cambios en algunos biomarcadores como el pH, la glucosa y la albúmina.
Así, con estos tatuajes médicos, las áreas de la piel pigmentada varían de color al registrar cambios en el pH de la sangre. Su poder reside en que los colores se modifican a medida que cambian las concentraciones de los biomarcadores. Pueden prevenir enfermedades o ataques.
“Las aplicaciones de los sensores dérmicos pueden extenderse a la detección de electrolitos, proteínas, microorganismos patógenos, gases y estado de deshidratación”, señala Ali K. Yetisen.
Otro avance reciente en esta área, publicado en Science Advances, es el que habilita el implante de sensores impresión en 3D en los pulmones o el corazón, órganos complejos que cambian de forma o se distorsionan debido a la expansión y la contracción.
Utilizando este procedimiento, investigadores de la Universidad de Minnesota consiguieron plasmar con éxito un tejido vivo en expansión sobre un pulmón animal, sin ocasionar daños en el órgano.
Se trata de un dispositivo microscópico con capacidad para estirarse y adaptarse al movimiento de la superficie pulmonar. El sensor transmite esta contracción como parte de un proceso de seguimiento en tiempo real de la tensión mientras se expande y contrae.
Esta tecnología podría resultar una herramienta de gran utilidad en lo que respecta al cuidado de pacientes con Covid-19.
“Estamos aprendiendo mucho sobre los efectos duraderos del COVID-19 en el cuerpo humano. Una tecnología como esta podría ser usada para monitorear los cambios en la función respiratoria durante y después de la infección del coronavirus”, afirma Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota.
Para los pacientes con diabetes, que deben pincharse varias veces al día para controlar los niveles de glucosa y administrar las dosis de insulina justa, investigadores de la Universidad de California en San Diego diseñaron un tatuaje temporal que se dibuja sobre el brazo.
Cada dibujo corresponde a una medición, como niveles de ácido úrico, ritmo cardíaco, temperatura, glucosa, pH, electrocardiogramas, profundidad del sueño y frecuencia respiratoria.
Las tinturas se inyectan bajo la piel y pueden analizar el líquido intersticial, que se encuentra entre los vasos sanguíneos y las células.
Los colorantes colocados bajo la dermis reaccionan químicamente para medir las diferentes concentraciones. Sus variaciones se reflejan en cambios de coloración de los pigmentos alojados en la piel del paciente.
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AFG
