Novo adesivo de pele nos aproxima do monitor de saúde multifuncional vestível

Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram um adesivo de pele macio e elástico que pode ser usado no pescoço para monitorar continuamente a pressão arterial e a frequência cardíaca enquanto mede os níveis de glicose, lactato, álcool ou cafeína do usuário. É o primeiro dispositivo vestível que monitora sinais cardiovasculares e vários níveis bioquímicos no corpo humano ao mesmo tempo.

Esse dispositivo pode beneficiar indivíduos que gerenciam pressão alta e diabetes – indivíduos que também correm alto risco de adoecer gravemente com o COVID-19. Também pode ser usado para detectar o início da sepse, que é caracterizada por uma queda repentina da pressão arterial acompanhada por um rápido aumento no nível de lactato.

Um adesivo de pele macia que pode fazer tudo também ofereceria uma alternativa conveniente para pacientes em unidades de terapia intensiva, incluindo bebês na UTIN, que precisam de monitoramento contínuo da pressão arterial e outros sinais vitais. Atualmente, esses procedimentos envolvem a inserção de cateteres profundamente nas artérias dos pacientes e a amarração dos pacientes a vários monitores hospitalares.

“A novidade aqui é que pegamos sensores completamente diferentes e os mesclamos em uma única plataforma tão pequena quanto um selo”, disse Joseph Wang, professor de nanoengenharia da UC San Diego. “Podemos coletar tantas informações com este wearable e fazê-lo de maneira não invasiva, sem causar desconforto ou interrupções nas atividades diárias.”

O adesivo é uma fina folha de polímeros elásticos que podem se adaptar à pele. Ele é equipado com um sensor de pressão arterial e dois sensores químicos – um que mede os níveis de lactato (um biomarcador de esforço físico), cafeína e álcool no suor e outro que mede os níveis de glicose no líquido intersticial.

O adesivo é capaz de medir três parâmetros ao mesmo tempo, um de cada sensor:pressão arterial, glicose e lactato, álcool ou cafeína.

O sensor de pressão arterial fica próximo ao centro do adesivo. Consiste em um conjunto de pequenos transdutores de ultrassom que são soldados ao patch por uma tinta condutora. Uma voltagem aplicada aos transdutores faz com que eles enviem ondas de ultrassom para o corpo. Quando as ondas de ultrassom são refletidas em uma artéria, o sensor detecta os ecos e traduz os sinais em uma leitura da pressão arterial.

Os sensores químicos são dois eletrodos que são impressos em tela no patch com tinta condutora. O eletrodo que detecta lactato, cafeína e álcool está impresso no lado direito do adesivo; ele funciona liberando uma droga chamada pilocarpina na pele para induzir o suor e detectar as substâncias químicas no suor. O outro eletrodo, que detecta a glicose, está impresso no lado esquerdo; ele funciona passando uma corrente elétrica leve através da pele para liberar o fluido intersticial e medindo a glicose nesse fluido.

Os pesquisadores estavam interessados ​​em medir esses biomarcadores específicos porque eles afetam a pressão arterial. “Escolhemos parâmetros que nos dariam uma medida de pressão arterial mais precisa e confiável”, disse Juliane Sempionatto, Ph.D em nanoengenharia. estudante no laboratório de Wang.

“Digamos que você esteja monitorando sua pressão arterial e veja picos durante o dia e pense que algo está errado. Uma leitura de biomarcador pode dizer se esses picos foram devidos à ingestão de álcool ou cafeína. Essa combinação de sensores pode fornecer esse tipo de informação”, disse ela.

Nos testes, os sujeitos usaram o adesivo no pescoço enquanto realizavam várias combinações das seguintes tarefas:exercício em uma bicicleta ergométrica; comer uma refeição rica em açúcar; beber uma bebida alcoólica; e beber uma bebida com cafeína. As medições do adesivo coincidiram com as coletadas por dispositivos de monitoramento comerciais, como um manguito de pressão arterial, medidor de lactato sanguíneo, glicosímetro e bafômetro. As medições dos níveis de cafeína dos usuários foram verificadas em laboratório medindo amostras de suor com cafeína.

Um dos maiores desafios na confecção do patch foi eliminar a interferência entre os sinais dos sensores. Para fazer isso, os pesquisadores tiveram que descobrir o espaçamento ideal entre o sensor de pressão arterial e os sensores químicos. Eles descobriram que um centímetro de espaçamento funcionou, mantendo o dispositivo o menor possível.

Os pesquisadores também tiveram que descobrir como proteger fisicamente os sensores químicos do sensor de pressão arterial. Este último normalmente vem equipado com um gel de ultra-som líquido para produzir leituras claras. Mas os sensores químicos também são equipados com seus próprios hidrogéis, e o problema é que, se algum gel líquido do sensor de pressão sanguínea sair e entrar em contato com os outros géis, causará interferência entre os sensores. Então, em vez disso, os pesquisadores usaram um gel de ultrassom sólido, que eles descobriram que funciona tão bem quanto a versão líquida, mas sem o vazamento.

A equipe já está trabalhando em uma nova versão do patch, com ainda mais sensores. “Existem oportunidades para monitorar outros biomarcadores associados a várias doenças. Estamos procurando agregar mais valor clínico a este dispositivo”, disse Sempionatto.

O trabalho contínuo também inclui o encolhimento dos componentes eletrônicos do sensor de pressão arterial. No momento, o sensor precisa estar conectado a uma fonte de energia e a uma máquina de bancada para exibir suas leituras. O objetivo final é colocar tudo isso no patch e tornar tudo sem fio.