Un sensor vestible elaborado en material natural analiza sustancias presentes en el sudor

Es un dispositivo desarrollado por investigadores brasileños que podrá utilizarse para monitorear el funcionamiento del organismo y administrar medicamentos que se aplican sobre la piel en forma de adhesivos

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños de la Universidad de São Paulo (USP), en su campus de la localidad de São Carlos, en colaboración con pares de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) en su campus de la ciudad de Araraquara, la Universidade de Araraquara, la Universidad de Campinas (Unicamp) y el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LNNano), crearon un sensor vestible impreso en nanocelulosa microbiana, un polímero natural.

Este dispositivo podrá reemplazar con ventajas a los sensores convencionales impresos en superficies plásticas. Al aplicárselo sobre la piel, el mismo permite detectar diversas sustancias presentes en el sudor, y funciona como un sensor no invasivo de muestras.

Esta investigación, coordinada por Osvaldo Novais de Oliveira Junior, contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de los siguientes proyectos: “Un biosensor impreso e implantable fabricado con biopolímeros para el monitoreo de larga duración”, “Diseño y fabricación de dispositivos flexibles nanoestructurados para la detección de biomarcadores” y “Desarrollo de instrumentos analíticos basados en lenguas electrónicas para la detección simultánea de amenazas bacterianas”, aparte de una ayuda a Equipos Multiusuarios.

Y un artículo al respecto salió publicado en el periódico científico Talanta, intitulado “Microbial nanocellulose adherent to human skin used in electrochemical sensors to detect metal ions and biomarkers in sweat”.

“La nanocelulosa microbiana es un polímero totalmente natural, elaborado con azúcar por bacterias. Su principal ventaja con relación al plástico reside en que promueve una interfaz mucho mayor con la piel y que a su vez se encuentra presente en el mercado desde hace algunos años en forma de apósitos. Sin embargo, aún no había sido estudiada como matriz para la fabricación de sensores electroquímicos”, dice Robson Rosa da Silva, uno de los dos autores principales del artículo.

En los sensores de matriz plástica, la traspiración forma una especie de barrera entre la piel y el dispositivo, lo cual dificulta la detección, y constituye también un factor alergénico. “En tanto, el sensor de nanocelulosa es totalmente respirable: el sudor logra llegar hasta la capa activa del electrodo a través de la matriz de nanocelulosa”, explica.

Este sensor posee la forma de un pequeño adhesivo rectangular, de un centímetro y medio de largo por medio centímetro de ancho y el espesor de una hoja de papel de seda. Y logra detectar diversos biomarcadores, tales como sodio, potasio, ácido úrico, ácido láctico, glucosa, etc. “Esos elementos o sustancias, que circulan en el torrente sanguíneo, son detectables también en el sudor. De este modo, una aplicación posible del sensor de nanocelulosa sería en el monitoreo de la diabetes. Otra sería el control hormonal para mujeres, mediante la detección de la hormona estradiol”, informa Rosa da Silva.

Podría utilizarse también este dispositivo para detectar también la presencia de contaminantes atmosféricos en el organismo. “Como prueba de concepto, expusimos el sensor a bajas de concentraciones de metales tóxicos, tales como plomo y cadmio. Y el resultado fue positivo”, añade el investigador.

Las unidades de detección se imprimen sobre la matriz de nanocelulosa microbiana mediante el empleo de una técnica de serigrafía semiautomatizada y la utilización de una pasta con una gran concentración de partículas de carbono, debido a la alta conductividad eléctrica de este material. “Las reacciones químicas de oxidación o reducción producen la señal eléctrica que indica la concentración del metabolito de interés”, explica Paulo Augusto Raymundo Pereira, el otro autor principal del artículo.

“A tal fin, se conecta el sensor a un potenciostato que efectúa las mediciones electroquímicas a través de la variación de la corriente eléctrica. Y la información obtenida se trasmite finalmente a una computadora y se traduce en la curva estándar”, detalla Pereira. Según el investigador, la conexión inalámbrica del sensor con el aparato de medición y lectura constituye una posibilidad tecnológica de fácil resolución.

Los investigadores están estudiando ahora el empleo de este dispositivo para la administración de medicamentos, como así también su factibilidad comercial. La primera etapa del proyecto intitulado “Fabricación de electrodos impresos mediante serigrafía en sustratos biodegradables (nanocelulosa y películas de cebolla Allium cepa L.) para aplicaciones en la industria médica, alimenticia y agroindustrial”, desarrollado por Biosmart Nanotechnology, contó con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP.

Puede accederse al artículo intitulado Microbial nanocellulose adherent to human skin used in electrochemical sensors to detect metal ions and biomarkers in sweat en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914020304446?via%3Dihub.