Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern ha desarrollado un dispositivo microfluídico suave y flexible, primero en su tipo, que se adhiere fácilmente a la piel y mide el sudor del usuario para mostrar cómo su cuerpo está respondiendo al ejercicio.
Un poco más grande que una cuarta parte y aproximadamente el mismo grosor, el dispositivo simple y de bajo costo analiza los biomarcadores clave para ayudar a una persona a decidir rápidamente si es necesario realizar algún ajuste, como beber más agua o reponer electrolitos o si algoestá médicamente mal.
Diseñado para un uso único de unas pocas horas, el dispositivo, colocado directamente sobre la piel del antebrazo o la espalda, incluso detecta la presencia de un biomarcador para la fibrosis quística. En el futuro, puede usarse más ampliamente para la enfermedaddiagnóstico.
"La interfaz de piel íntima creada por este sistema microfluídico portátil similar a la piel permite nuevas capacidades de medición que no son posibles con los tipos de almohadillas absorbentes y esponjas que se usan actualmente en la recolección de sudor", dijo John A. Rogers, quien dirigió la multi-instituciónequipo de investigación que creó el 'laboratorio en la piel'
"El sudor es un caldo químico rico que contiene varios compuestos químicos importantes con información de salud fisiológica. Al expandir nuestra plataforma electrónica 'epidérmica' previamente desarrollada para incluir una red compleja de canales microfluídicos y depósitos de almacenamiento, ahora podemos realizar análisis bioquímicosde este importante biofluido ", dijo.
Rogers es profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica y Cirugía Neurológica de Louis Simpson y Kimberly Querrey en la Facultad de Medicina McCormick y la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern.
Rogers y su antiguo colaborador Yonggang Huang son pioneros en el desarrollo de dispositivos electrónicos estirables similares a la piel que se mueven naturalmente con la piel, y este es su primer dispositivo para controlar la salud fisiológica mediante el análisis de biofluidos.
"Ya sabemos cómo poner los productos electrónicos en la piel de manera natural; aquí nuestro desafío era lidiar con el flujo de fluidos y la recolección, almacenamiento y análisis del sudor en un dispositivo delgado, suave y flexible", dijo Huang, quientrabajó en el diseño y la optimización del dispositivo.
"La plataforma de análisis de sudor que desarrollamos permitirá a las personas controlar su salud en el acto sin necesidad de tomar muestras de sangre y con dispositivos electrónicos integrados que no requieren batería pero que aún permiten la conexión inalámbrica a un teléfono inteligente", dijo.
Huang es el Profesor Walter P. Murphy de Ingeniería Civil y Ambiental e Ingeniería Mecánica en la Escuela McCormick.
En un estudio de precisión y durabilidad, el dispositivo se probó en dos grupos diferentes de atletas: uno en bicicleta bajo techo en un gimnasio bajo condiciones controladas y el otro participando en El Tour de Tucson, una carrera ciclista de larga distancia en zonas áridasy condiciones complejas. Los investigadores colocaron el dispositivo en los brazos y la espalda de los atletas para capturar el sudor.
Los detalles de la plataforma versátil para el análisis del sudor se publicaron hoy 23 de noviembre como la portada de la revista Medicina traslacional de la ciencia .
Durante el ejercicio moderado o vigoroso, el sudor se extiende a través de los pequeños canales microscópicos del dispositivo y dentro de cuatro compartimentos circulares pequeños y diferentes. En los compartimientos, las reacciones con reactivos químicos producen cambios visibles en el color de manera que se relacionan cuantitativamente con el pH y las concentraciones deglucosa, cloruro y lactato.
Cuando un teléfono inteligente se acerca al dispositivo, la electrónica inalámbrica activa una aplicación que captura una foto del dispositivo y analiza la imagen para obtener datos sobre las concentraciones de biomarcadores.
"Elegimos estos cuatro biomarcadores porque proporcionan un perfil característico que es relevante para la determinación del estado de salud", dijo Rogers, director del Centro de Electrónica Bio-Integrada de Northwestern. "El dispositivo también puede determinar la tasa de sudoración y la pérdida, y puede almacenarmuestras para análisis de laboratorio posteriores, si es necesario. "
En el grupo que realizó un ciclo en interiores, los investigadores compararon las lecturas de biomarcadores del nuevo dispositivo con el análisis de laboratorio convencional del mismo sudor y encontraron que los dos conjuntos de resultados coincidían entre sí. Los métodos convencionales incluyen capturar el sudor con parches absorbentes pegados a la piely analizarlos fuera del sitio.
Con los ciclistas de larga distancia, los investigadores probaron la durabilidad del dispositivo en las condiciones complejas e impredecibles del desierto. Encontraron que los dispositivos eran robustos: permanecieron adheridos a la piel de los atletas, no gotearon y proporcionaron eltipo de información de calidad que buscaban los investigadores.
El dispositivo de análisis de sudor presenta una serie de innovaciones :
El trabajo multidisciplinario involucró colaboraciones cercanas con investigadores clínicos, incluido el Dr. Marvin J. Slepian, en el Sarver Heart Center de la Universidad de Arizona, así como contribuciones de expertos en dermatología de L'Oréal, incluidos Guive Balooch. Slepian y Baloochson coautores del estudio.
L'Oréal, el Laboratorio de Investigación de Materiales Frederick Seitz de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, la Fundación Nacional de Investigación de Corea y los Institutos Nacionales de Salud subvención R01EB019337 apoyaron la investigación.
El título de la Medicina traslacional de la ciencia el papel es "Un dispositivo microfluídico suave y portátil para la captura, el almacenamiento y la detección colorimétrica del sudor"
Además de Northwestern, la Universidad de Arizona y L'Oréal, otras instituciones con autores en el documento son la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign; Universidad de Ajou, Corea; Universidad de Hanyang, Corea; Universidad de Zhejiang, China; y MC10, C ª.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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