Los sensores portátiles se están convirtiendo en una herramienta prometedora en la atención médica personalizada y el control del ejercicio. En un estudio reciente, investigadores de Japón desarrollan un novedoso sensor químico portátil capaz de medir la concentración de iones de cloruro en el sudor. Mediante el uso de una técnica de impresión por transferencia de calor, el sensor propuesto se puede aplicar a la superficie exterior de los textiles comunes para prevenir la irritación de la piel y las alergias, y también podría ser útil en la detección temprana del golpe de calor y la deshidratación.

El notable nivel de miniaturización posible en la electrónica moderna ha allanado el camino para la realización de dispositivos sanitarios que antes estaban confinados al ámbito de la ciencia ficción. Los sensores portátiles son un ejemplo destacado de esto. Como sugiere el nombre, estos dispositivos se usan en el cuerpo, generalmente directamente sobre la piel. Pueden controlar parámetros corporales importantes, como la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la actividad muscular.

Algunos sensores portátiles también pueden detectar sustancias químicas en los fluidos corporales. Por ejemplo, los biosensores de sudor pueden medir la concentración de iones en el sudor y proporcionar información sobre sus niveles en la sangre. Sin embargo, diseñar tales sensores químicos es más complejo que los sensores físicos. El contacto directo entre un sensor químico portátil y la piel puede causar irritación y alergias. Por el contrario, si el sensor se fabrica directamente sobre un tejido portátil, su precisión disminuye debido a las irregularidades de la superficie.

En un estudio reciente, un equipo de investigación, dirigido por el profesor asociado Isao Shitanda de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS) en Japón, ha desarrollado un innovador biosensor de sudor que aborda los problemas antes mencionados. Su trabajo, publicado en línea en ACS Sensors el 15 de junio de 2023, describe el uso de una técnica llamada « impresión por transferencia de calor » para fijar un sensor de iones de cloruro delgado y flexible en un sustrato textil. El estudio fue coautor del Dr. Masahiro Motosuke, el Dr. Tatsunori Suzuki, el Dr. Shinya Yanagita y el Dr. Takahiro Mukaimoto de TUS.

« El sensor propuesto se puede transferir a sustratos de fibra y, por lo tanto, se puede incorporar a textiles como camisetas, muñequeras y plantillas », explica el Dr. Shitanda. « Además, los indicadores de salud, como la concentración de iones de cloruro en el sudor, se pueden medir con solo usarlos ».

El enfoque de impresión por transferencia de calor ofrece varias ventajas. Por un lado, el sensor se transfiere fuera de la prenda, lo que evita la irritación de la piel. Además, el efecto absorbente del tejido ayuda a repartir el sudor de manera uniforme entre los electrodos del sensor, creando un contacto eléctrico estable. Además, imprimir el sensor en una superficie plana y luego transferirlo evita la formación de bordes borrosos que comúnmente ocurren cuando se imprime directamente sobre un textil.

Los investigadores seleccionaron cuidadosamente los materiales y los mecanismos electroquímicos del sensor para evitar el riesgo de una reacción alérgica para el usuario. Después de desarrollar el sensor, realizaron varios experimentos con sudor artificial para verificar su precisión en la medición de la concentración de iones de cloruro. El cambio en la fuerza electromotriz del sensor fue −59,5 mTV/log CCl−. Además, mostró una respuesta de Nernst y una relación lineal con el rango de concentración de iones de cloruro en el sudor humano. Además, no se encontró que otros iones o sustancias típicamente presentes en el sudor interfirieran con las mediciones.

Por último, el equipo probó el sensor en un voluntario que hizo ejercicio en una bicicleta estática durante 30 minutos, midiendo su tasa de transpiración, los niveles de iones de cloruro en la sangre y la osmolalidad de la saliva cada cinco minutos para compararlos con los datos recopilados previamente por el sensor. El sensor portátil propuesto podría medir de forma fiable la concentración de iones de cloruro en el sudor.

El sensor también puede transmitir datos de forma inalámbrica, lo que lo hace útil para el control de la salud en tiempo real. « Dado que el cloruro es el electrolito más abundante en el sudor humano, medir su concentración proporciona un excelente indicador del equilibrio de electrolitos del cuerpo y una herramienta útil para el diagnóstico y la prevención del golpe de calor », comenta el Dr. Shitanda.

Esta investigación demuestra así el potencial del uso de sensores de iones portátiles para el seguimiento en tiempo real de los biomarcadores del sudor, lo que facilita el desarrollo de atención médica personalizada y la gestión del entrenamiento de los atletas.