Adesivo Inteligente da UC San Diego Oferece Monitoramento em Tempo Real de Pressão Arterial, Frequência Cardíaca e Bioquímica

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 múltiplos níveis bioquímicos no corpo humano ao mesmo tempo.

Tal dispositivo poderia beneficiar indivíduos gerenciando hipertensão e diabetes — indivíduos que também estão em alto risco de ficar gravemente doentes com COVID-19. Também poderia ser usado para detectar o início de sepse, caracterizada por uma queda súbita na pressão arterial acompanhada por um rápido aumento no nível de lactato.

Um único adesivo de pele macio que faz tudo também ofereceria uma alternativa conveniente para pacientes em unidades de terapia intensiva, incluindo bebês na UTI neonatal, que precisam de monitoramento contínuo de pressão arterial e outros sinais vitais. Estes procedimentos atualmente envolvem inserir cateteres profundamente nas artérias dos pacientes e prender pacientes a múltiplos monitores hospitalares.

"A novidade aqui é que pegamos sensores completamente diferentes e os fundimos juntos em uma única plataforma tão pequena quanto um selo", disse Joseph Wang, professor de nanoengenharia na UC San Diego. "Podemos coletar tanta informação com este único wearable e fazer isso de forma não invasiva, sem causar desconforto ou interrupções na atividade diária."

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

O adesivo é capaz de medir três parâmetros de uma vez, 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 soldados ao adesivo por tinta condutiva. Uma tensão aplicada aos transdutores faz com que eles enviem ondas de ultrassom para o corpo. Quando as ondas de ultrassom ricocheteiam em uma artéria, o sensor detecta os ecos e traduz os sinais em uma leitura de pressão arterial.

Os sensores químicos são dois eletrodos impressos em tela no adesivo com tinta condutiva. O eletrodo que detecta lactato, cafeína e álcool é impresso no lado direito do adesivo; funciona liberando um fármaco chamado pilocarpina na pele para induzir suor e detectar as substâncias químicas no suor. O outro eletrodo, que detecta glicose, é impresso no lado esquerdo; funciona passando uma corrente elétrica suave pela pele para liberar fluido intersticial e medir a glicose nesse fluido.

Os pesquisadores estavam interessados em medir esses biomarcadores específicos porque eles impactam a pressão arterial. "Escolhemos parâmetros que nos dariam uma medição de pressão arterial mais precisa e confiável", disse Juliane Sempionatto, doutoranda em nanoengenharia no laboratório de Wang.

"Digamos que você está monitorando sua pressão arterial e vê picos durante o dia e acha que algo está errado. Uma leitura de biomarcador poderia dizer se esses picos foram devidos a ingestão de álcool ou cafeína. Esta combinação de sensores pode te dar esse tipo de informação", disse ela.

Em testes, os sujeitos usaram o adesivo no pescoço enquanto realizavam várias combinações das seguintes tarefas: exercício em bicicleta ergométrica; ingestão de refeição rica em açúcar; consumo de bebida alcoólica; e consumo de bebida com cafeína. Medidas do adesivo corresponderam de perto às coletadas por dispositivos de monitoramento comerciais, como manguito de pressão arterial, medidor de lactato no sangue, glicômetro e bafômetro. Medidas dos níveis de cafeína dos usuários foram verificadas em laboratório medindo amostras de suor com cafeína adicionada.

Um dos maiores desafios na fabricação do adesivo foi eliminar interferência entre os sinais dos sensores. Para isso, os pesquisadores tiveram que descobrir o espaçamento ideal entre o sensor de pressão arterial e os sensores químicos. Descobriram que um centímetro de espaçamento resolveu o problema mantendo o dispositivo o menor possível.

Os pesquisadores também tiveram que descobrir como proteger fisicamente os sensores químicos do sensor de pressão arterial. Este normalmente vem equipado com gel de ultrassom líquido para produzir leituras claras. Mas os sensores químicos também têm seus próprios hidrogéis, e o problema é que se qualquer gel líquido do sensor de pressão arterial vazar 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 descobriram funcionar tão bem quanto a versão líquida, mas sem vazamento.

A equipe já está trabalhando em uma nova versão do adesivo, com ainda mais sensores. "Há oportunidades para monitorar outros biomarcadores associados a várias doenças. Estamos buscando adicionar mais valor clínico a este dispositivo", disse Sempionatto.

Trabalho contínuo também inclui encolher a eletrônica do sensor de pressão arterial. Atualmente, o sensor precisa ser conectado a uma fonte de energia e a uma máquina de bancada para exibir suas leituras. O objetivo final é colocar tudo isso no adesivo e torná-lo sem fio.