Un equipo del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) ha desarrollado un dispositivo capaz de analizar, en tiempo real, el pH y los niveles de sodio (Na⁺) y potasio (K⁺) en el sudor. Ensamblado en un sustrato polimérico flexible, el sistema consta de transistores fabricados con silicio, un electrodo de estado sólido que permite transportar la carga eléctrica (iones) y una serie de capas realizadas con dos de los plásticos más comunes (polietileno y polipropileno) por sus bajos costes y su versatilidad. Este último elemento supone un aspecto diferenciador con respecto a tecnologías similares presentes en el mercado, ya que no suelen incluir elementos microfluídicos que permitan impulsar el sudor hacia los sensores para obtener datos de forma continua.
La práctica de ejercicio físico provoca la producción de sudor gracias al mecanismo de termorregulación del cuerpo. Este sudor, compuesto por agua (99%), electrolitos y otros metabolitos, representa una fuente valiosa de información para monitorizar la salud de las personas que hacen deporte y para prevenir los efectos adversos de la deshidratación.
En las últimas décadas, ha aumentado la necesidad de evaluar la salud de forma personalizada y en tiempo real mientras se hace deporte. Esto ha impulsado el desarrollo de dispositivos portátiles, que mayoritariamente utilizan electrodos selectivos de iones (ISEs). Este tipo de electrodos, que utilizan una membrana de estado sólido para transportar iones de manera selectiva, son más duraderos y se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones.
Muchos de estos dispositivos se fabrican mediante técnicas de impresión (printing technologies) o, los más avanzados, por inyección de tinta (inkjet printing) directamente sobre sustratos flexibles. Si bien estos métodos son rápidos y sencillos en cuanto a su producción, presentan algunos problemas, como su baja estabilidad en el tiempo y la imposibilidad de realizar mediciones continuas, ya que no incorporan elementos fluídicos que dirijan el sudor a las zonas de detección.
Uno de los principales desafíos de este trabajo es la capacidad del parche para realizar mediciones continuas de biomarcadores durante más de una hora. Como destaca Cecilia Jiménez, investigadora del IMB-CNM y coordinadora del proyecto, “hasta el momento no se han descrito dispositivos multiparamétricos que realicen medidas en continuo durante este tiempo”.
Meritxell Rovira, autora principal del estudio, fue la encargada de evaluar el dispositivo en atletas, en el Hospital Universitario de Lausana. Durante el proceso, “diseñar un protocolo riguroso fue clave para obtener información precisa y fiable, ya que en la fisiología del sudor intervienen miles de factores, tanto internos como externos al individuo”, recalca. “Era fundamental garantizar que los cambios en las concentraciones de sodio y potasio estuvieran realmente relacionados con las variables estudiadas. A nivel tecnológico, el mayor reto fue garantizar un flujo de sudor continuo y a tiempo real sobre los sensores, por lo que el sistema fluídico tuvo que optimizarse para mantener una velocidad de flujo estable y evitar acumulaciones o saturaciones”, añade.
Los resultados mostraron que el esfuerzo deportivo supuso el aumento progresivo de la concentración de sodio y la tasa de sudoración, mientras que los niveles de potasio y pH se mantuvieron constantes. Los datos obtenidos se compararon con las medidas puntuales, también conocidas como resultados discretos, de los dispositivos comerciales, demostrando una buena concordancia entre ambos datos y, por lo tanto, corroborando la eficacia del sensor para monitorizar en tiempo real los biomarcadores de sodio, potasio y pH. El equipo también observó concordancia de los datos de temperatura y el flujo de sudor con la variación de biomarcadores medidos con el parche.
La investigación se ha llevado a cabo en el marco del proyecto WeCare, dentro del Programa Sinergia, financiado por la Swiss National Science Foundation (SNSF). Su objetivo era evaluar el rendimiento de este parche portátil durante la práctica deportiva mediante la monitorización continua de biomarcadores en el sudor, centrándose en mejorar el diagnóstico del estado de un atleta durante la práctica de deporte.
