Los sensores cutáneos portátiles que detectan lo que contiene tu sudor podrían algún día reemplazar procedimientos invasivos, como las extracciones de sangre, y ofrecer actualizaciones en tiempo real sobre la deshidratación, la fatiga y otros problemas de salud.
Los investigadores usaron los sensores para monitorear la tasa de sudoración, y los electrolitos y metabolitos presentes en el sudor, en voluntarios que hacían ejercicio y en otras personas que sufrían sudoración inducida químicamente.
“El objetivo del proyecto no es solo fabricar los sensores, sino empezar a realizar muchos estudios con sujetos para ver lo que nos dice el sudor; siempre digo que se trata de ‘decodificar’ la composición del sudor”, afirma el autor principal, Ali Javey, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de California, Berkeley.
“Para ello necesitamos sensores fiables, reproducibles y que podamos fabricar a escala, de modo que podamos colocar varios sensores en distintas zonas del cuerpo y utilizarlos en muchos sujetos”, afirma Javey, quien también es científico titular en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Gran volumen y bajo coste
Como se informa en Science Advances, los científicos han desarrollado una técnica de procesamiento “roll-to-roll” que puede imprimir rápidamente los sensores sobre una lámina de plástico, de forma similar a como se imprimen las palabras en un periódico.
Los nuevos sensores contienen un tubo microscópico en espiral, o microfluídico, que absorbe el sudor de la piel. Al rastrear la velocidad con la que el sudor se desplaza por el microfluídico, los sensores pueden informar de cuánto suda una persona, es decir, de su tasa de sudoración.
Los microfluídicos también están equipados con sensores químicos que pueden detectar concentraciones de electrolitos, como el potasio y el sodio, y de metabolitos, como la glucosa.
Javey y su equipo colaboraron con investigadores del Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia para desarrollar un método que permita fabricar rápidamente los parches de sensores mediante una técnica de procesamiento roll-to-roll similar a la serigrafía.
“El procesamiento roll-to-roll permite la producción en gran volumen de parches desechables a bajo coste”, afirma Jussi Hiltunen, de VTT. “Los grupos académicos obtienen un beneficio significativo de la tecnología roll-to-roll cuando el número de dispositivos de prueba no limita la investigación. Además, la fabricación a mayor escala demuestra el potencial de aplicar el concepto de detección de sudor en aplicaciones prácticas.”
Salud en tiempo real
Para comprender mejor lo que el sudor puede revelar sobre la salud en tiempo real del cuerpo humano, los investigadores colocaron primero los sensores de sudor en distintas zonas del cuerpo de los voluntarios —incluidas la frente, el antebrazo, la axila y la parte superior de la espalda— y midieron las tasas de sudoración y los niveles de sodio y potasio en su sudor mientras pedaleaban en una bicicleta estática.
Descubrieron que la tasa de sudoración local podía indicar la pérdida total de líquido del cuerpo durante el ejercicio, lo que significa que el seguimiento de la tasa de sudoración podría ser una forma de advertir a los atletas cuando pueden estar exigiéndose demasiado.
“Tradicionalmente, lo que la gente ha hecho es recoger sudor del cuerpo durante un determinado período de tiempo y luego analizarlo”, afirma Hnin Yin Yin Nyein, estudiante de posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales en UC Berkeley y uno de los autores principales del artículo.
“Así que no se podían ver muy bien los cambios dinámicos con buena resolución. Con estos dispositivos portátiles ahora podemos recopilar datos de forma continua de distintas zonas del cuerpo, por ejemplo, para entender cómo la pérdida local de sudor puede estimar la pérdida de líquido de todo el cuerpo.”
Los investigadores también utilizaron los sensores para comparar los niveles de glucosa en el sudor y en la sangre de pacientes sanos y diabéticos, y descubrieron que una única medición de glucosa en el sudor no siempre puede indicar el nivel de glucosa en sangre de una persona.
“Se ha depositado mucha esperanza en que las pruebas de sudor no invasivas puedan sustituir a las mediciones basadas en sangre para diagnosticar y monitorear la diabetes, pero hemos demostrado que no existe una correlación simple y universal entre los niveles de glucosa en el sudor y en la sangre”, afirma Mallika Bariya, estudiante de posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales y la otra autora principal del artículo.
“Es importante que la comunidad lo sepa, para que, de cara al futuro, nos centremos en investigar correlaciones individualizadas o de múltiples parámetros.”
Otros coautores pertenecen al Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia y a UC Berkeley. El trabajo fue financiado por NSF Nanomanufacturing Systems for Mobile Computing and Mobile Energy Technologies, el Berkeley Sensor and Actuator Center y la beca Bakar.
