Los parches electrónicos, basados en varios mecanismos, permiten monitorizar de forma continua y no invasiva a biomoléculas en la superficie de la piel. Sin embargo, hasta la fecha, estos dispositivos no pueden detectar biomoléculas en los tejidos profundos, que tienen una correlación más fuerte y más rápida con el estado fisiológico humano que las que se encuentran en la superficie de la piel.
Sin embargo, un equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado una especie de tirita electrónica que puede monitorizar estas biomoléculas, incluida la hemoglobina. Este “parche fotoacústico”, como lo llaman ellos, integra una matriz de transductores ultrasónicos y diodos láser emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL) en un sustrato blando común.
Los diodos VCSEL de alta potencia pueden generar pulsos de láser que penetran más de 2 cm en los tejidos biológicos y activan las moléculas de hemoglobina para generar ondas acústicas, que los transductores pueden recopilar para generar imágenes en 3D de la hemoglobina con una alta resolución espacial. Además, la amplitud de la señal fotoacústica y la temperatura tienen una relación lineal, lo que permite el mapeo 3D de las temperaturas centrales con alta precisión y respuesta rápida.
"Nuestro dispositivo muestra un gran potencial en la monitorización cercano de grupos de alto riesgo, lo que permite intervenciones oportunas en momentos urgentes"
Con acceso a biomoléculas en tejidos profundos, esta tecnología agrega capacidades sin precedentes a la electrónica portátil y, por lo tanto, tiene implicaciones significativas para diversas aplicaciones tanto en la investigación básica como en la práctica clínica. Asimismo, permitirá a los profesionales médicos un acceso a información crucial que podría ayudar a detectar patologías potencialmente mortales, como tumores malignos, disfunción de órganos y hemorragias cerebrales o intestinales.
“La cantidad y la ubicación de la hemoglobina en el cuerpo brindan información crítica sobre la perfusión o acumulación de sangre en lugares específicos. Nuestro dispositivo muestra un gran potencial en la monitorización cercano de grupos de alto riesgo, lo que permite intervenciones oportunas en momentos urgentes”, explica Sheng Xu, profesor de nanoingeniería en UC San Diego y autor correspondiente del estudio.
Ciertamente, la baja perfusión de sangre puede provocar disfunciones orgánicas graves y puede darse en muchos tipos de enfermedades, como el infarto de miocardio y las enfermedades vasculares de las extremidades .También, después de una cirugía de trasplante de órganos.
Por otro lado, la acumulación de sangre suele ser un signo de inflamación, traumatismo, cáncer quistes sanguinolentos, que suelen ser sospechosos y deben examinarse más a fondo y controlarse de cerca por el riesgo de padecer tumores malignos. En estos casos, la monitorización continua puede beneficiar la comprensión y el diagnóstico de estas condiciones fisiopatológicas y, por lo tanto, permitir intervenciones médicas oportunas para lograr mejores resultados.
SIMILAR A UNA TIRITA CONVENCIONAL
Este nuevo parche es portátil y flexible que se adhiere cómodamente a la piel, lo que permite una monitorización no invasiva. Aunque físicamente es muy similar a una tirita convencional, esta nueva adaptación realiza un mapeo tridimensional de la hemoglobina con una resolución espacial submilimétrica en tejidos profundos, hasta centímetros debajo de la piel, en comparación con otros dispositivos electroquímicos portátiles que solo detectan las biomoléculas en la superficie de la piel. También puede lograr un alto contraste con otros tejidos.
La tirita está equipada con conjuntos de diodos láser y transductores piezoeléctricos en su matriz de polímero de silicona blanda. Los transductores piezoeléctricos reciben las ondas acústicas, que se procesan en un sistema eléctrico para reconstruir el mapeo espacial de las biomoléculas emisoras de ondas. “Con sus pulsos de láser de baja potencia, también es mucho más seguro que las técnicas de rayos X que tienen radiación ionizante”, añade Hongjie Hu, coautor del estudio.