España es el segundo país europeo con mayor prevalencia de esta enfermedad crónica, con cerca de 400.000 nuevos casos de diabetes anuales, según datos de la Sociedad Española de Diabetes (SED). La mayoría de los más de 5,2 millones de ciudadanos españoles que sufren esta patología deben vigilar constantemente el nivel de azúcar en sangre para evitar males mayores, y eso implica en muchos casos recurrir a los pinchazos diarios en los dedos. Aunque hay dispositivos tecnológicos que pueden sustituirlos, como el invento sevillano para medir la glucosa en sangre, científicos de todo el mundo siguen investigando para ofrecer nuevas soluciones no invasivas para un control constante de los niveles de glucemia.

Ahora, en un avance pionero en la intersección de los wearables y el diagnóstico médico, investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) han presentado una revolucionaria tirita inteligente que puede llevarse directamente sobre la piel. Este dispositivo, detallado en un estudio reciente publicado en Analytical Chemistry, promete transformar la manera de controlar nuestra salud al proporcionar mediciones en tiempo real de biomarcadores clave como la glucosa.

Ideado por un equipo dirigido por el profesor Yu-Cheng Chen, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de Singapur, este parche transparente detecta los cambios químicos analizando el sudor. "Combinando un microláser con una película de hidrogel blando, hemos demostrado la viabilidad de un láser portátil para ofrecer una experiencia de control sanitario más agradable a los pacientes", señala el propio Chen en un comunicado de prensa.

Ideal para diabéticos

Los diabéticos serían los más beneficiados por esta tecnología una vez que se produzca a escala industrial, ya que podría evitar los pinchazos, pero también ayudará a las personas con problemas renales gracias a su detección precisa de los niveles de urea en el organismo.

El corazón de estas tiritas inteligentes son gotas microscópicas de cristales líquidos colestéricos (CLC). Cada una de ellas tiene el grosor de un cabello humano y actúan como diminutos láseres cuando son excitadas por la luz. La genialidad de este diseño reside en cómo responden estas microgotas a las distintas sustancias químicas presentes en el sudor.

A medida que cambia la composición del sudor, también lo hace el comportamiento de los cristales líquidos, alterando el color de la luz láser que emiten. Este cambio puede medirse con precisión, lo que permite al dispositivo cuantificar los niveles de diversas sustancias presentes en el organismo. Para poder pegarlas a la piel y que sigan siendo flexibles, los CLC están incrustados en una película flexible de hidrogel de poliacrilamida (PAAm). 

El proceso de fabricación de estos sensores implica un delicado equilibrio entre la química y la física. Los investigadores utilizaron una técnica llamada sonificación para crear las microgotas de CLC, seguida de un cuidadoso filtrado para garantizar un tamaño uniforme. A continuación, las gotitas se suspendieron en una solución que contenía los ingredientes del hidrogel, junto con enzimas específicas para cada biomarcador. El hidrogel se solidifica con luz ultravioleta y las microgotas quedan atrapadas en esta especie de tirita de reducido tamaño que se puede pegar en cualquier parte del cuerpo.

Los investigadores han demostrado la capacidad de estos sensores para medir el lactato, la glucosa y la urea, que proporcionan información muy valiosa sobre el estado de salud de una persona. Para lograr la detección de los distintos biomarcadores, los investigadores emplearon modificaciones químicas en las microgotas de CLC para que interactuaran selectivamente con sus moléculas diana, provocando los cambios medibles en la salida del láser.

Los niveles de lactato, por ejemplo, pueden indicar la intensidad del esfuerzo físico y son especialmente útiles para los atletas a la hora de controlar su entrenamiento. Las mediciones de glucosa son cruciales para el control de la diabetes, mientras que los niveles de urea pueden ofrecer pistas sobre la función renal y la salud metabólica en general.

Método no invasivo

Lo que distingue a esta tecnología es su carácter no invasivo. A diferencia de los métodos convencionales, que suelen requerir muestras de sangre, este sensor funciona en contacto con la piel, analizando el sudor sin necesidad de agujas o pruebas aún más incómodas. Esto podría cambiar las reglas del juego para las personas que necesitan un control frecuente de estos biomarcadores, ya que ofrece una alternativa cómoda y sin dolor a los métodos actuales.

La flexibilidad y durabilidad de la película de hidrogel son claves para exprimir su potencial como dispositivo portátil. Los investigadores sometieron al sensor a rigurosas pruebas de flexión y estabilidad térmica. Sorprendentemente, el dispositivo mantuvo su funcionalidad incluso cuando se dobló por completo gracias a su diseño, que minimiza la tensión en las microgotas de CLC. También demostró su estabilidad en una amplia gama de temperaturas, entre los 27 °C y los 40 °C.

Para comprobar la posibilidad de aplicar su invento en el mundo real, los investigadores realizaron experimentos con varios voluntarios. Los participantes en estos ensayos realizaron diversas actividades físicas para inducir la sudoración, lo que permitió medir los cambios en los niveles de biomarcadores en distintas circunstancias, antes y después de consumir alimentos específicos y tras ser sometidos a diferentes intensidades de ejercicio.

La mejor noticia es que el dispositivo mostró una gran sensibilidad, detectando cambios minúsculos en los niveles de glucosa de tan solo 0,001 mm, 100 veces mejor que las tecnologías existentes. "Nuestro dispositivo es capaz de detectar tanto los niveles altos como los bajos de los biomarcadores", afirma Nie Ningyuan, otro de los autores del estudio. "Esto es especialmente beneficioso para los pacientes diabéticos, ya que los actuales dispositivos se centran en el seguimiento únicamente de los niveles altos de glucosa, pero no de los niveles anormales o bajos, que pueden indicar otras complicaciones de salud".

Según muestran un vídeo publicado por la propia Universidad de Singapur, la información de las mediciones llega a un teléfono móvil que, a través de una aplicación, permite monitorizar con detalle todos los parámetros y ofrecer de forma sencilla e intuitiva la información al usuario.

Sin embargo, todavía quedan numerosos retos por superar antes de que veamos un uso generalizado de estos parches. Garantizar un rendimiento uniforme en distintos tipos de piel y composiciones del sudor será crucial para su éxito. Los investigadores también tendrán que abordar cuestiones como la durabilidad a largo plazo, los requisitos energéticos y la interpretación de los datos para su uso cotidiano.