Tejidos ‘inteligentes’ que monitorizan el ritmo respiratorio y la temperatura corporal

Según un artículo publicado en ScienceDaily.com, utilizando un semiconductor orgánico, investigadores en ingeniería eléctrica de la Universidad de Arkansas han fabricado y probado dos biosensores similares, auque ligeramente diferentes. Integrados en tejidos “inteligentes” –ropa con tecnología wireless–, los sensores podrán monitorizar el ritmo respiratorio y la temperatura corporal de un paciente en tiempo real, lo que permitirá a los profesionales de la salud realizar diagnósticos in situ y dará mayor libertad a los pacientes.

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“Intentamos llevar las pruebas de diagnóstico fuera del laboratorio, directamente a donde se encuentra el paciente”, señala Taeksoo Ji, profesor ayudante de ingeniería eléctrica. “Aunque se han cosechado algunos éxitos en relación con esta inicativa en los últimos diez años, los materiales tradicionales no valen para fabricar sensores de gran alcance y bajo coste. Las ventajas de los semiconductores orgánicos permitirán a los fabricantes producir dispositivos ligeros, flexibles y que se pueden integrar con facilidad en aplicaciones biomédicas como tejidos y chalecos inteligentes”.

Los investigadores Ji y Soyoun Jung, estudiante de postgrado en ingeniería eléctrica bajo la dirección de Vijay Varadan, Profesor Distinguido en ingeniería eléctrica, trabajaron con pentaceno (una molécula de hidrocarburo) y con nanotubos de carbono para desarrollar los dos tipos de sensores: uno de temperatura y otro de esfuerzo. La adición de los nanotubos de carbono al pentaceno incrementa la sensibilidad de los sensores. Como semiconductor orgánico, el pentaceno es eficaz y fácil de controlar. Los dos sensores se fabricaron directamente sobre sustratos poliméricos flexibles.

El sensor de esfuerzo, que monitoriza el ritmo respiratorio, consiste en un puente de Wheatstone, un instrumento que mide resistencias eléctricas desconocidas, y la delgada lámina de pentaceno que actúa como capa de detección. El sistema funciona cuando un esfuerzo fisiológico, como la respiración, origina una deformación mecánica del sensor, que afecta a la resistencia de la corriente eléctrica. Los investigadores observaron que cuanto más pequeño era el sensor, más sensible se mostraba a las variaciones de corriente.

En cuanto al sensor de temperatura, los investigadores utilizaron lo que se conoce como un transistor de película delgada, un tipo especial de transistor que deposita semiconductores de película delgada sobre sustratos. El transistor de película delgada permitió a los investigadores observar la corriente eléctrica en respuesta lineal a los cambios de temperatura. Y lo más importante: fue en las áreas de voltajes inferiores donde la corriente mostró mayor sensibilidad a los cambios de temperatura.

El éxito de esta investigación resulta prometedor para los pacientes cuyos signos vitales han de ser monitorizados continuamente. Según Varadan, los sensores y redes inalámbricas se pueden integrar en prendas de ropa, como las camisetas de ropa interior. Con esta tecnología, el tejido inteligente puede monitorizar los signos vitales y recoger y enviar los datos a una estación central de información en tiempo real. A partir de esta información es posible detectar, de forma inmediata, cualquier anomalía fisiológica, lo que permitirá a los médicos empezar el tratamiento o prevenir enfermedades antes de que los problemas alcancen un estado agudo.

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