Las personas con diabetes deben “pinchar” sus dedos a diario o usar sensores implantados debajo de la piel para medir los niveles de azúcar en la sangre. Ahora, un nuevo dispositivo portátil creado por investigadores de Penn State, Estados Unidos, haría posible un monitoreo de glucosa menos invasivo, cualidad muy conveniente para su uso cotidiano.
Dirigidos por Huanyu “Larry” Cheng, profesor de desarrollo profesional de Dorothy Quiggle en el Departamento de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica de Penn State, los investigadores publicaron los detalles del sensor no invasivo y de bajo costo que puede detectar glucosa en las gotas de transpiración de la piel usando biosensores y bioelectrónica. El documento, disponible en internet, se publicará en la edición impresa de diciembre de la revista.
La búsqueda de un material con alta sensibilidad a la glucosa
Los investigadores armaron el dispositivo primero con grafeno inducido por láser (LIG), un material que consiste en capas de carbono de espesor atómico en varias formas. Con una alta conductividad eléctrica y un tiempo de fabricación conveniente de solo segundos, LIG parecía ser un marco ideal para el dispositivo de detección, pero había una advertencia significativa.
“El desafío aquí es que LIG no es sensible a la glucosa en absoluto”, admitió Cheng. “Por lo tanto, necesitábamos depositar un material sensible a la glucosa en el LIG”.
El equipo eligió el níquel debido a su robusta sensibilidad a la glucosa, según Cheng, y lo combinó con oro para reducir los riesgos potenciales de una reacción alérgica. Los investigadores plantearon la hipótesis de que el LIG equipado con la aleación de níquel-oro sería capaz de detectar bajas concentraciones de glucosa en el sudor, sobre la superficie de la piel.
Medir la glucosa mediante el sudor en vez de en la sangre
El sudor exhibe concentraciones de glucosa notablemente bajas en comparación con la sangre, pero, según Cheng, existe una fuerte correlación entre los niveles de glucosa en el sudor y la sangre. Si bien la concentración de glucosa en el sudor es aproximadamente 100 veces menor que la concentración en la sangre, el dispositivo del equipo es lo suficientemente sensible como para medir con precisión la glucosa en el sudor y reflejar la concentración en la sangre.
La sensibilidad de la aleación de níquel-oro permitió al equipo de Cheng excluir las enzimas que con frecuencia se utilizan para medir la glucosa en dispositivos más invasivos disponibles comercialmente o en monitores no invasivos propuestos por otros investigadores. Estas enzimas, sin embargo, pueden degradarse rápidamente con el tiempo y las temperaturas cambiantes.
“Un sensor enzimático debe mantenerse a una cierta temperatura y pH, y la enzima no se puede almacenar a largo plazo”, dijo Cheng. “Un sensor de glucosa no enzimático, por otro lado, es ventajoso en términos de rendimiento estable y sensibilidad a la glucosa, independientemente de estos cambios”.
Leé también
Los sensores no enzimáticos requieren una solución alcalina, que puede dañar la piel y, por lo general, limita la capacidad de uso del dispositivo. Para frenar este problema, Cheng y su equipo conectaron una cámara microfluídica a la aleación LIG. Esta cámara es más pequeña que las configuraciones desarrolladas anteriormente para promover la utilidad y es porosa para permitir un rango de movimiento, como estirar o presionar. Está conectada a una entrada de recolección que pasa el sudor a la solución sin permitir que esta toque la piel. La solución básica interactúa con las moléculas de glucosa para producir un compuesto que reacciona con la aleación. Esta reacción desencadena una señal eléctrica, la que indica la concentración de glucosa en el sudor.
Con una cámara de solución alcalina más pequeña, todo el dispositivo es lo suficientemente flexible como para mantener un apego seguro al cuerpo humano, dijo Cheng.
El sensor, a prueba
En una prueba de concepto, los investigadores utilizaron un adhesivo seguro para la piel para unir el dispositivo reutilizable al brazo de una persona una hora y tres horas después de una comida. El sujeto realizó un breve entrenamiento, lo suficiente para producir sudor, justo antes de cada tiempo de medición.
Cheng y el equipo planean mejorar su prototipo para aplicaciones futuras, incluido el tratamiento de cómo los pacientes o los médicos pueden usar el sensor para mediciones incrementales de glucosa o monitoreo continuo para determinar las acciones del tratamiento, como la administración de insulina. También tienen la intención de refinar y expandir esta plataforma para un monitoreo más cómodo de otros biomarcadores que se pueden encontrar en el sudor o los fluidos intersticiales que llenan el espacio entre las células del cuerpo.
“Queremos trabajar con médicos y otros proveedores de atención médica para ver cómo podemos aplicar esta tecnología para el monitoreo diario de un paciente”, dijo Cheng. “Este sensor de glucosa sirve como un ejemplo fundamental para demostrar que podemos mejorar la detección de biomarcadores en el sudor a concentraciones extremadamente bajas”.
