El Sweet Health Monitor mide los niveles de marcadores de enfermedades.

Los monitores impresos en 3D podrían algún día proporcionar una forma simple y no invasiva de rastrear condiciones de salud y diagnosticar enfermedades comunes como diabetes, gota, enfermedades renales o cardíacas.

informes de revistas, sensor SCALos investigadores pudieron controlar con precisión los niveles de glucosa, lactato y ácido úrico de los voluntarios, así como su tasa de sudoración durante el ejercicio.

“La diabetes es un problema importante en todo el mundo”, afirmó Chuchu Chen, Ph.D. estudiante y primer autor del artículo. “Creo que la impresión 3D puede marcar la diferencia en la atención sanitaria y quería ver si podíamos combinar la impresión 3D con métodos de detección de enfermedades para crear un dispositivo como este”.

Para su monitor de salud de prueba de concepto, los investigadores utilizaron impresión 3D para crear el monitor de salud en un proceso de fabricación único de un solo paso. Los investigadores utilizaron un catalizador de un solo átomo y una reacción enzimática para amplificar la señal y medir niveles bajos del biomarcador. Tres biosensores en el monitor cambian de color para indicar niveles bioquímicos específicos.

El sudor contiene muchos metabolitos importantes que pueden indicar problemas de salud, pero, a diferencia del muestreo de sangre, no es invasivo. Los niveles de ácido úrico en el sudor pueden indicar el riesgo de gota, enfermedad renal o cardíaca. Los niveles de glucosa se utilizan para controlar la diabetes y los niveles de lactato pueden indicar la intensidad del ejercicio.

“La tasa de sudoración también es un parámetro importante y un indicador fisiológico de la salud de las personas”, dijo Kaiyan Qiu, profesor asistente de Barry en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU.

Pero la cantidad de estas sustancias químicas en el sudor es muy pequeña y puede ser difícil de medir, anotaron los investigadores. Si bien se han desarrollado otros sensores de sudor, son complejos y requieren equipo especializado y experiencia para fabricarlos. El sensor también debe ser flexible y estirable.

“El uso de catalizadores de un solo átomo para aumentar la sensibilidad y precisión de los monitores de salud es novedoso”, dijo Annie Dow, profesora de investigación en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU. Qiu y Du dirigieron el estudio.

El monitor de salud que desarrollaron los investigadores se compone de pequeños canales para medir la tasa de sudoración y las concentraciones de biomarcadores. Debido a que se fabrican mediante impresión 3D, los microcanales no requieren una estructura de soporte, lo que puede causar problemas de contaminación después de su eliminación, dijo Cue.

“Necesitamos medir pequeñas concentraciones de biomarcadores, por lo que no queremos que estos materiales auxiliares estén presentes o tengan que ser eliminados”, afirmó. “Es por eso que estamos utilizando un método único para imprimir canales de microfluidos autosoportados”.

Cuando los investigadores compararon los monitores en los brazos de los voluntarios con los resultados del laboratorio, descubrieron que su monitor medía de manera precisa y confiable la concentración de sustancias químicas, así como la tasa de sudoración.

Si bien los investigadores inicialmente eligieron tres biomarcadores para medir, pueden agregar más y los biomarcadores se pueden personalizar. Los monitores también resultaron cómodos para los voluntarios.

Los investigadores ahora están trabajando para perfeccionar aún más el diseño y la validación del dispositivo. También esperan comercializar la tecnología. La Oficina de Comercialización de WSU también ha presentado una solicitud de patente provisional para proteger la propiedad intelectual asociada con esta tecnología.

Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, así como por fondos iniciales.