mayo 16, 2022

El sensor similar a la piel mapea los niveles de oxígeno en sangre en cualquier parte del cuerpo

Las lesiones no pueden curarse sin un flujo constante del ingrediente clave de la sangre: el oxígeno.

Un nuevo sensor flexible desarrollado por ingenieros de UC Berkeley puede mapear los niveles de oxígeno en sangre en grandes áreas de piel, tejidos y órganos, lo que potencialmente brinda a los médicos una nueva forma de monitorear la curación de heridas en tiempo real.

Un nuevo sensor flexible desarrollado por ingenieros de UC Berkeley puede mapear los niveles de oxígeno en sangre en grandes áreas de piel, tejidos y órganos, lo que potencialmente brinda a los médicos una nueva forma de monitorear la curación de heridas en tiempo real.
Un nuevo sensor hecho de una matriz alterna de fotodetectores y diodos emisores de luz impresos puede detectar niveles de oxígeno en sangre en cualquier parte del cuerpo. El sensor ilumina la piel con luz roja e infrarroja y detecta la proporción de luz que se refleja. (Foto de UC Berkeley por Yasser Khan, Grupo de Investigación Arias)

“Cuando escuchas la palabra oxímetro, te viene a la mente el nombre de los sensores de oxígeno en sangre, sensores rígidos y voluminosos con pinzas para los dedos”, dijo Yasser Khan, un estudiante graduado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en UC Berkeley. «Queríamos romper con eso y demostrar que los oxímetros pueden ser ligeros, delgados y flexibles».

Sensor hecho de componentes electrónicos orgánicos

El sensor, descrito esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, está hecho de componentes electrónicos orgánicos impresos en plástico flexible que se amolda a los contornos del cuerpo. A diferencia de los oxímetros de la yema de los dedos, puede detectar los niveles de oxígeno en sangre en nueve puntos de una cuadrícula y se puede colocar en cualquier parte de la piel. Potencialmente, podría usarse para mapear la oxigenación de los injertos de piel o para mirar a través de la piel para monitorear los niveles de oxígeno en los órganos trasplantados, dicen los investigadores.

«Todas las aplicaciones médicas que utilizan el monitoreo de oxígeno podrían beneficiarse de un sensor portátil», dijo Ana Claudia Arias, profesora de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en UC Berkeley. “Los pacientes con diabetes, enfermedades respiratorias e incluso apnea del sueño pueden usar un sensor que se puede usar en cualquier lugar para monitorear los niveles de oxígeno en sangre las 24 horas del día, los 7 días de la semana”.

Los oxímetros existentes utilizan diodos emisores de luz (LED) para hacer brillar luz roja e infrarroja cercana a través de la piel y luego detectar cuánta luz llega al otro lado. La sangre roja rica en oxígeno absorbe más luz infrarroja, mientras que la sangre más oscura y pobre en oxígeno absorbe más luz roja. 

Al observar la proporción de luz transmitida, los sensores pueden determinar cuánto oxígeno hay en la sangre. Estos oxímetros solo funcionan en áreas del cuerpo que son parcialmente transparentes, como las yemas de los dedos o los lóbulos de las orejas, y solo pueden medir los niveles de oxígeno en sangre en un solo punto del cuerpo.

El sensor se ensambla a partir de una hoja impresa de fotodetectores orgánicos (arriba) y LED orgánicos rojos e infrarrojos (abajo). (Foto de UC Berkeley por Yasser Khan, Grupo de Investigación Arias)

“Las regiones gruesas del cuerpo, como la frente, los brazos y las piernas, apenas dejan pasar la luz visible o del infrarrojo cercano, lo que hace que medir la oxigenación en estos lugares sea realmente difícil”, dijo Khan.

LED orgánicos impresos

En 2014, Arias y un equipo de estudiantes graduados demostraron que los LED orgánicos impresos se pueden utilizar para crear oxímetros delgados y flexibles para las yemas de los dedos o los lóbulos de las orejas. Desde entonces, han impulsado su trabajo más allá, desarrollando una forma de medir la oxigenación en los tejidos utilizando luz reflejada en lugar de luz transmitida. La combinación de las dos tecnologías les permitió crear el nuevo sensor portátil que puede detectar los niveles de oxígeno en la sangre en cualquier parte del cuerpo.

El nuevo sensor está construido con una serie de LED orgánicos rojos e infrarrojos cercanos alternos y fotodiodos orgánicos impresos en un material flexible. El equipo usó el sensor para rastrear los niveles generales de oxígeno en sangre en la frente de un voluntario que respiró aire con concentraciones de oxígeno progresivamente más bajas, similar a subir de altitud, y descubrió que coincidía con los que usaban un oxímetro estándar de la yema del dedo. También utilizaron el sensor para mapear los niveles de oxígeno en sangre en una cuadrícula de tres por tres en el antebrazo de un voluntario que llevaba un brazalete de presión.

“Después del trasplante, los cirujanos quieren medir que todas las partes de un órgano estén recibiendo oxígeno”, dijo Khan. “Si tienes un sensor, tienes que moverlo para medir la oxigenación en diferentes ubicaciones. Con una matriz, puede saber de inmediato si hay un punto que no se está curando correctamente «.

Los coautores de este trabajo son Donggeon Han, Adrien Pierre, Jonathan Ting, Xingchun Wang y Claire M. Lochner de UC Berkeley; y Gianluca Bovo, Nir Yaacobi-Gross, Chris Newsome y Richard Wilson de Cambridge Display Technology Limited.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *