Investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CSIC) han creado un parche cutáneo que permite detectar la fibrosis quística, una enfermedad hereditaria de las glándulas mucosas y sudoríparas. El componente clave de este dispositivo inteligente es una batería de papel que se carga con el sudor, a la vez que registra su conductividad para ofrecer el diagnóstico.
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La fibrosis quística es la enfermedad rara más común en Occidente, que en España padecen alrededor de 2.500 personas. Es hereditaria y se caracteriza por afectar a las zonas del cuerpo que producen secreciones y las infecciones que provoca en el pulmón (por acumulación de moco), así como en otras partes del cuerpo como el hígado, el páncreas y el sistema reproductor.
Esta enfermedad de las glándulas mucosas y sudoríparas se suele detectar con un análisis del sudor, que, en los pacientes afectados, es más salado de lo normal. Considerando este aspecto, investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) presentan ahora un parche cutáneo autoalimentado que facilita su diagnóstico. Los detalles los publican en la revista la revista Microsystems & Nanoengineering.
El componente clave del parche es su batería de papel, que se activa al absorber el sudor y actúa de sensor para detectar la enfermedad
El componente clave del parche es una batería de papel, de 8 cm de largo por 4 cm de ancho, que se activa al absorber el sudor y actúa a la vez de sensor y acumulador. Genera más o menos potencia según la conductividad del líquido con el que se moja. Si este es más conductor (más salado), genera más potencia; y si es menos, genera menos.
“Este parche, que no depende de ninguna fuente de alimentación externa, sería muy fácil de usar y tendría un coste muy bajo, lo que permitiría realizar la medida sin instrumentos médicos externos, normalmente caros, haciéndolo accesible a un mayor número de hospitales y centros de salud”, explica uno de los autores, el investigador Juan Pablo Esquivel del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CSIC).
El dispositivo incluye un sencillo circuito electrónico, con el mínimo número de componentes para facilitar su impresión. En conjunto consiste en un transistor, dos diodos, dos resistencias y, para mostrar el resultado, dos pantallas electrocrómicas. Si el resultado es negativo, se enciende una de ellas y, si es positivo para fibrosis quística, se encienden las dos.
Para la validación del sistema, se emplearon 40 prototipos. Las mediciones se hicieron utilizando soluciones de sudor artificial para evaluar la sensibilidad y especificidad. La conductividad de las soluciones medidas fue ajustada a los valores umbral definidos por la European Cystic Fibrosis Society y el Clinical and Laboratory Standards Institute.
Nuevos dispositivos de diagnóstico
Neus Sabaté, profesora ICREA e investigadora principal del proyecto afirma: “Este trabajo demuestra la capacidad de crear nuevos dispositivos de diagnóstico autoalimentados mediante la combinación del potencial que ofrecen las tecnologías de electrónica impresa, la microfluídica y las fuentes de energía electroquímica integradas en sustratos de papel. De hecho, ya estamos explorando la viabilidad de este dispositivo para otras aplicaciones como el análisis del sudor en deportistas o el nivel de salinidad del agua de riego”.
Se explora la viabilidad de este dispositivo para otras aplicaciones como el análisis del sudor en deportistas o el nivel de salinidad del agua
El trabajo se enmarca dentro del proyecto ERC Consolidator Grant SUPERCELL, que tiene como objetivo desarrollar pilas de combustible y baterías de papel para diseñar una nueva generación de dispositivos de diagnóstico in vitro autoalimentados. Estas fuentes de energía ecológicas y de un solo uso permitirán alimentar dispositivos portátiles desechables de diagnóstico, como pruebas de embarazo y glucómetros. En todos ellos el mismo fluido que se pretende analizar es empleado como combustible.
El dispositivo, Premio al mejor prototipo 2018 de la Organic and Printed Electronics Association, está licenciado a la empresa Fuelium, una spin-off del CSIC fundada en 2015 por los investigadores junto con socios del ámbito científico e industrial. Esta licencia en exclusiva la patente propiedad del CSIC y comercializa la tecnología de baterías de papel para aplicaciones de un solo uso.
Hasta la fecha, la compañía ha conseguido financiación de fuentes como el Fondo de Emprendedores de la Fundación Repsol, Programa Torres Quevedo, Programa NEOTEC del CDTI y el Programa SME Instrument de la Comisión Europea. Además, ha firmado contratos de desarrollo con clientes de empresas multinacionales.
Esquema del parche y dispositivo final. / L. Ortega et al./Microsystems & Nanoengineering
Referencia bibliográfica:
Laura Ortega, Anna Llorella, Juan Pablo Esquivel & Neus Sabaté. “Self-powered smart patch for sweat conductivity monitoring”. Microsystems & Nanoengineering. DOI: 10.1038/s41378-018-0043-0.