Un grupo de científicos pertenecientes al Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica (TIBI, por sus siglas en inglés) ha diseñado el primer parche electrónico para la piel para el control avanzado de la atención médica. Bajo la denominación de “E-skin” combina una elección óptima de materiales y un método den fabricación novedoso que le confieren un control continuo y simultáneo de múltiples parámetros corporales como la temperatura, el grado de humedad o la transpirabilidad.
Desde hace tiempo se emplean parches cutáneos electrónicos que permiten controlar los indicadores de salud fisiológicos y químicos del organismo. Estos "monitores" se colocan directamente sobre la piel para medir parámetros como los movimientos, diversos biomarcadores metabólicos o la funcionalidad de órganos como el cerebro o el corazón a través de electroencefalogramas y electrocardiogramas.
Estos parches constan de una capa que recibe la información física y las convierte en señales eléctricas. Esta capa se encuentra colocada encima de otra de sustrato flexible que se pone sobre la piel del paciente. El problema es que muchos de los sustratos que se emplean actualmente tienen incompatibilidades mecánicas y biológicas, así como una mala capacidad de transpiración lo que dificulta la capacidad de detección múltiple. Además pueden provocar irritación e inflamación de la piel, especialmente si se utilizan de forma prolongada. Se suma el problema de que la práctica totalidad de los sustratos con los que se trabaja a la hora de diseñar estos parches no pueden reciclarse por lo que no son respetuosos con el medio ambiente.
Los investigadores del TIBI han abordado todos estos problemas y el resultado ha sido el desarrollo de un nuevo sustrato altamente poroso elaborado a base de metacriloilo de gelatina (GeIMA). De esta forma pudieron satisfacer las necesidades de biocompatibilidad, biodegradación, autoadhesión y mantener unas propiedades mecánicas similares a las de los tejidos orgánicos. Sus creadores aseguran que alcanzar los estándares de transpirabilidad y control de la humedad ha planteado importantes desafíos.
A pesar de que se puede lograr la permeabilidad con el GeIMA transformándolo en una forma de aerogel poroso, este aerogel resultante es quebradizo lo que hace que sea inadecuado para sustratos sensibles a la piel. Los investigadores han abordado este problema estudiando de forma minuciosa los efectos de la criocongelación en la flexibilidad del GeIMA y utilizando esta información para desarrollar un novedoso método que soluciona el problema de la alta fragilidad de estos aerogeles. De esta forma ha sido posible crear un aerogel GeIMA flexible, transpirable, ultraligero y permeable a la humedad y el aire gracias a sus poros altamente uniformes e interconectados y su potencial para la acción capilar tridimensional."Un dispositivo multisensor tan innovador proporcionaría un perfil fisiológico del paciente más preciso y en tiempo real"
Las capacidades mejoradas del sustrato han permitido también serigrafiar sensores multifuncionales integrados en el sustrato, que pueden ser colocados sobre la piel para estimular de forma simultánea la excreción de sudor y la extracción de líquido intersticial ubicado justo debajo de la superficie de la piel. Esto permite la monitorización continua y multifuncional de parámetros corporales como la temperatura de la piel, los niveles de hidratación, mediciones electrocardíacas y marcadores metabólicos como glucosa, alcohol y ácido láctico.
Estas funciones fueron validadas sometiendo el parche E-skin a una serie de pruebas que midieron los efectos de las dietas que contienen glucosa y alcohol en sujetos que realizan ejercicio extenuante. Al comparar los resultados con varios dispositivos de medición comerciales individuales, hubo una buena correlación.
Se han realizado pruebas adicionales destinadas a medir la flexibilidad superior, las capacidades de enfriamiento térmico y la absorción de fluidos sobre los sustratos de aerogel quebradizos convencionales. Sus creadores destacan además que se trata de un parche completamente biodegradable.
“Un dispositivo multisensor tan innovador proporcionaría un perfil fisiológico del paciente más preciso y en tiempo real. Esto es particularmente beneficioso para pacientes con varias condiciones de salud interrelacionadas, como aquellos con diabetes insulinodependiente ya que estos pacientes son propensos a los efectos graves de la glucosa y el alcohol y deben vigilar de cerca su consumo”, explican los autores.
“El uso de este E-skin se puede ampliar de otras maneras, como a través de la integración de mediciones fisiológicas simultáneas adicionales, el acoplamiento con sistemas de administración de fármacos para indicaciones terapéuticas y la incorporación de un sistema inalámbrico para que los pacientes lo utilicen cómodamente”, concluyen.