Redacción
Los dispositivos portátiles personalizados que controlan la salud de las personas están experimentando un crecimiento exponencial en los últimos años. Investigadores del Instituto Tecnológico de California han desarrollado un prototipo de mascarilla inteligente que puede utilizarse para monitorizar una variedad de afecciones médicas, entre ellas enfermedades respiratorias como el asma, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (epoc) y las infecciones posteriores al Covid-19.
La mascarilla llamada EBCare puede analizar las sustancias químicas presentes en el aliento en tiempo real. Por ejemplo, en el caso del asma, puede evaluar los niveles de nitrito, una sustancia química que indica inflamación de las vías respiratorias. “El control del aliento de un paciente es algo que se hace de forma rutinaria, por ejemplo, para evaluar el asma y otras afecciones respiratorias. Sin embargo, esto ha requerido que el paciente visite una clínica para la recolección de muestras, seguida de un período de espera para los resultados de laboratorio”, explica Wei Gao, investigador principal del estudio publicado en Science.
“Podemos aprovechar el mayor uso de mascarillas desde el Covid-19 para el control personalizado a distancia y obtener información en tiempo real sobre nuestra propia salud en nuestro hogar u oficina. Por ejemplo, podríamos usar esta información para evaluar lo bien que puede estar funcionando un tratamiento médico”, afirma.
Esta mascarilla inteligente permite obtener fácilmente muestras de aliento y analizar las moléculas químicas del aliento en tiempo real
Para analizar de forma selectiva las sustancias químicas o las moléculas presentes en el aliento de una persona, primero es necesario enfriarlo y condensarlo en un líquido. En el ámbito clínico, este paso de enfriamiento se realiza por separado del análisis. Las muestras de aliento húmedo se enfrían en cubos de hielo o en refrigeradores voluminosos. En cambio, este nuevo prototipo de mascarilla se enfría sola. El aliento se enfría mediante un sistema de enfriamiento pasivo que integra el enfriamiento por evaporación de hidrogel con el enfriamiento por radiación para enfriar eficazmente el aliento en las mascarillas.
“La mascarilla representa un nuevo paradigma para el tratamiento de enfermedades respiratorias y metabólicas y para la medicina de precisión, ya que podemos obtener fácilmente muestras de aliento y analizar las moléculas químicas del aliento en tiempo real a través de las mascarillas de uso diario“, afirma el autor principal del estudio y estudiante de posgrado en Caltech, Wenzheng Heng. “El condensado del aliento contiene gases solubles, así como sustancias no volátiles en forma de aerosoles o gotitas, como sustancias metabólicas, indicadores inflamatorios y patógenos“, añade.
La máscara inteligente cuenta con un hidrogel para enfriar el aliento y convertirlo en líquido, microcanales o capilares para transportar el líquido y un depósito sensor donde se analizan las muestras
Una vez que el aliento se ha convertido en líquido, una serie de capilares, pertenecientes a una clase de dispositivos conocidos como microfluídica bioinspirada, transportan inmediatamente el líquido a sensores para su análisis. “Aprendimos de las plantas cómo transportar el agua. Las plantas utilizan fuerzas capilares para extraer agua del suelo“, indica. Los resultados del análisis se transmiten de forma inalámbrica a un teléfono personal, una tableta o un ordenador. “La mascarilla inteligente se puede fabricar a un coste relativamente bajo. Está diseñada para que los materiales cuesten tan solo un dólar aproximadamente“, apunta Gao.
Para probar las mascarillas, el equipo realizó una serie de estudios en humanos, centrados principalmente en pacientes con asma o EPOC. Monitorearon específicamente el aliento de los pacientes en busca de nitrito, un biomarcador de inflamación en ambas afecciones. Los resultados mostraron que las mascarillas detectaron con precisión el biomarcador, lo que indica inflamación en las vías respiratorias de los pacientes.
Niveles de alcohol y de urea en sangre
En otro estudio, el equipo demostró que las máscaras detectaban con precisión los niveles de alcohol en sangre en sujetos humanos. Esto sugiere que las mascarillas podrían utilizarse para controles de conducción bajo los efectos del alcohol en el lugar u otras formas de monitoreo del consumo de alcohol.
También analizaron cómo las máscaras podrían utilizarse potencialmente para evaluar los niveles de urea en sangre en el control y el tratamiento de la enfermedad renal. A medida que la función renal disminuye, los subproductos del metabolismo de las proteínas, como la urea, se acumulan en la sangre. Al mismo tiempo, la urea aumenta en la saliva, que se descompone en gas amoniaco, y esto conduce a niveles más altos de amonio en el condensado del aliento. El nuevo estudio demostró que las máscaras inteligentes podían detectar con precisión estos niveles de amonio, reflejando de forma precisa los niveles de urea en la sangre.
