Parche portátil monitoriza la apnea del sueño y la enfermedad respiratoria crónica

Las enfermedades respiratorias crónicas, como el asma, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y la AOS, pueden empeorar entre las visitas a la clínica. Los sistemas de monitorización voluminosos y costosos pueden pasar por alto los cambios en la respiración nocturna hasta que la enfermedad se vuelve grave.

Ahora, los investigadores han desarrollado un parche portátil similar a la piel que busca facilitar la monitorización cardiorrespiratoria continua fuera de los entornos clínicos especializados.

La tecnología se llama HELP, o parche epidérmico heteromodal de metal líquido. Un equipo del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de The Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) desarrolló el dispositivo. El parche blando y no invasivo rastrea simultáneamente la respiración y la actividad cardíaca mediante tecnología de metal líquido.

El parche HELP aborda un problema clave de materiales en los sensores portátiles. Los metales líquidos son flexibles y resisten la fatiga mecánica, pero se adhieren mal a los sustratos elásticos estándar. Los investigadores utilizaron una estrategia de anclaje bioinspirada al depositar nanocables microscópicos de plata sobre una base flexible de silicona, lo que fija el metal líquido y ayuda a prevenir la deriva de la línea base de la señal y la distorsión de la señal durante el movimiento.

El dispositivo también utiliza una arquitectura de compuerta analógica de constricción para medir la respiración. Microabultamientos graduados, en forma de cúpula, a lo largo del canal respiratorio actúan como válvulas secuenciales a medida que el tórax se expande. Esto permite que el sensor detecte respiraciones superficiales en reposo que implican menos del 0,01 % de deformación torácica, al tiempo que capta expansiones torácicas más profundas sin distorsión de la señal.

El parche tiene dos canales. Un canal ancho y grueso registra las señales cardíacas del electrocardiograma sin verse afectado por el estiramiento del tórax. Un segundo lazo delgado en forma de U mide el movimiento del tórax y del abdomen. El equipo también desarrolló un proceso de cepillado con plantilla para aplicar el patrón de metal líquido sobre el sustrato anclado.

En estudios clínicos piloto con sujetos humanos, el sistema HELP mostró una fuerte concordancia con los equipos hospitalarios de polisomnografía al detectar episodios de apnea del sueño. Los pacientes se aplicaron el parche ellos mismos en menos de un minuto. El parche también registró respuestas en tiempo real en pacientes con asma después del tratamiento con broncodilatadores y detectó cambios fisiológicos nocturnos en pacientes con EPOC que los controles diurnos pueden pasar por alto. El trabajo se publicó en Science Advances.

“Lo que resulta especialmente gratificante de nuestros resultados del ensayo clínico piloto es ver cómo la monitorización continua en el hogar puede captar síntomas ocultos. En pacientes con EPOC, por ejemplo, los controles puntuales diurnos suelen mostrar niveles normales de oxígeno porque el cuerpo compensa activamente mientras está despierto. Nuestro parche desenmascara estos cambios fisiológicos a medida que el cuerpo se relaja durante el sueño, lo que permite una atención proactiva en lugar de reactiva”, dijo Hnin Yin Yin Nyein, profesora del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong.

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