Biosensores inteligentes podrían revolucionar la tecnología portátil de salud

Estos dispositivos pueden revelar los niveles de hidratación, la actividad muscular y los primeros signos de enfermedad, pero muchos presentan dificultades de flexibilidad o solo pueden rastrear un único marcador. La complejidad de la fisiología humana exige sistemas multifuncionales, amigables con la piel y capaces de mantener la precisión bajo movimiento y tensiones del mundo real. Ahora, un avance en el diseño de sensores portátiles sienta las bases para sistemas elásticos y respetuosos con la piel para la monitorización no invasiva de la salud.

Investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen (Shenzhen, China) y la Universidad de Fudan (Shanghái, China), junto con colaboradores, han diseñado un nuevo biosensor que utiliza un sistema de electrodos con microestructura híbrida (HMS) que combina flexibilidad con alivio de tensiones mediante microgrietas. Esta innovación permite que el sensor se doble y se estire mientras monitoriza múltiples señales, como el pH, las concentraciones de iones (Ca²⁺, Na⁺, K⁺) y la actividad EMG.

La microestructura híbrida integra ondulaciones y microgrietas en electrodos de oro colocados sobre un sustrato flexible. Estas características distribuyen la tensión a lo largo del electrodo, evitando fallos bajo estiramientos repetidos. Los electrodos se funcionalizaron además con PEDOT:PSS para la detección de iones y polianilina (PANI) para la medición de pH, y luego se encapsularon en películas ultrafinas de estireno–etileno–butileno–estireno (SEBS) para mayor estabilidad. En conjunto, este diseño permite que el biosensor capture múltiples biomarcadores a la vez que mantiene su resistencia a la tensión.

Las pruebas demostraron que los electrodos mantuvieron su conductividad después de 5.000 ciclos de estiramiento de hasta un 60 %. En condiciones reales, un voluntario que usó el dispositivo durante una carrera de 20 minutos demostró que podía monitorizar con precisión los cambios en los iones del sudor y la actividad muscular en tiempo real. Los hallazgos, publicados en eScience, destacaron la superior capacidad de estiramiento y la monitorización multiparamétrica del sistema en comparación con los biosensores portátiles convencionales.

Los biosensores con diseño de microestructura híbrida ofrecen nuevas oportunidades para la monitorización continua de atletas, pacientes y trabajadores, ayudando a detectar la deshidratación, el desequilibrio electrolítico o la fatiga muscular antes de que se produzcan complicaciones. Su diseño delgado y suave los hace ideales para integrarse en la ropa o parches cutáneos. En el futuro, el equipo de investigación planea mejorar la transpirabilidad, la escalabilidad y la conectividad inalámbrica para acercar el dispositivo al uso clínico y de consumo.