Dispositivo de microfluidos monitorea la salud a través del sudor

Un nuevo tipo de dispositivo de salud portátil entregaría datos médicos en tiempo real a aquellos con enfermedades oculares o bucales.

Un colector de sudor de múltiples válvulas para monitorear la salud (Imagen: Jennifer M. McCann / Penn State)

En los últimos 5 años, los dispositivos a niveles micro (µm) y nanométrico (nm) han evolucionado en el área de ingeniería biomédica, teniendo un gran impacto en aplicaciones de monitorización intracelular en tiempo real y liberación de substancias exógenas. Unas de sus principales aplicaciones son en tratamientos en áreas de estomatología y oftalmología, principalmente en tratamientos orales y oculares que incluyen cáncer oral, arrugas oculares, queratitis e infecciones.

Investigadores de School of Materials Science and Engineering en Xiangtan, China y colaboradores del Departamento de Ingeniería, Ciencia y Mecánica de Penn State, han realizado un estudio de los principales sisemas a base de nuevas tecnologìas de micro- y nanomateriales que podrían revolucionar cómo se monitorean y tratan ciertas condiciones en la salud que se realiza mediante la detección bioquímica desde el nivel celular hasta el nivel tisular.

El año pasado, Cheng et al., publicaron un parche cutáneo portátil que mediante el sudor analiza los niveles de pH, sodio y glucosa, lo que resulta más útil para las personas con hipoglucemia o diabetes. Este nuevo dispositivo no solo recopila datos, sino que también administra medicamentos mediante micro agujas a través de la piel alrededor del ojo, la boca ó lengua.

Imágenes esquemáticas y ópticas de un microfluídico epidérmico Dispositivo con cámaras de una abertura y válvulas hidrofóbicas (HV) para cronomuestreo de líquido. (a) Esquema de una vista despiezada del dispositivo, destacando varias capas funcionales y principios de funcionamiento de los HV. (b) Imágenes ópticas del dispositivo de microfluidos en la piel y bajo deformaciones mecánicas como flexión y torsión.

Similar a los fluidos en la boca, las lágrimas son secretadas por las glándulas oculares que contienen biomarcadores esenciales indicando el tipo de enfermedad. Por ejemplo, las lágrimas de los pacientes con ojo seco presentan factores inflamatorios específicos, incluyendo calgranulina A y α-1 antitripsina, y una nivel elevado de factor de crecimiento transformante (TGF) -β1. Además, la expresión de la proteína del cristalino en la retina es aumentado en enfermedades relacionadas con la ritina.

Los desafíos y las limitaciones de las herramientas existentes han estimulado el rápido desarrollo de micro/nano dispositivos, incluidos sensores micro / nano bioquímicos y parches de micro agujas. Los primeros tienen alta especificidad y sensibilidad y un corto período de detección, mientras que el último, con características mínimamente invasivas e indoloras, permiten la administración de fármacos de alta eficiencia.

El dispositivo, que se encuentra en un parche que se aplica a la piel cerca de las glándulas sudoríparas, consiste en un pequeño vial que contiene múltiples cámaras que tiene una válvula hidrofóbica cerca de la abertura hecha de caucho de silicona. El canal tiene un revestimiento hidrófilo para facilitar la recogida del sudor. A diferencia de otros dispositivos que requieren dos aberturas, la única abertura reduce la cantidad de evaporación, lo que lleva a un mayor tiempo de almacenamiento para un análisis posterior.

“El dispositivo de dos válvulas es más complicado y requiere el uso de una técnica de sala limpia llamada fotolitografía. Nuestro dispositivo de una válvula más simple se puede fabricar sin equipos costosos que utilicen micromecanizado ”, dijo Cheng en un comunicado.

Sus resultados aparecen en línea en Lab on a Chip.

Más información: Skin-interfaced microfluidic devices with one-opening chambers and hydrophobic valves for sweat collection and analysis Yingxue. Zhang et. al. Lab Chip, 2020,20, 2635-2645. DOI: 10.1039/d0lc00400f

Nota original: nanowerk