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| A miniaturized sensor mounted on a tooth. Photo: SilkLab, Tufts University |
El monitoreo inalámbrico en tiempo real podría agregar
precisión al vínculo entre la dieta y la salud.
MEDFORD / SOMERVILLE, Massachusetts (22 de marzo de 2018) -
Monitorear en tiempo real lo que sucede dentro y alrededor de nuestros cuerpos
puede ser invaluable en el contexto de la atención médica o los estudios
clínicos, pero no es tan fácil de hacer. Eso podría cambiar pronto gracias
a los nuevos sensores miniaturizados desarrollados por investigadores de
la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de Tufts que, cuando se montan directamente en un diente y
se comunican de forma inalámbrica con un dispositivo móvil, pueden transmitir
información sobre la ingesta de glucosa, sal y alcohol. En una
investigación que se publicará próximamente en la revista Advanced
Materials , los investigadores señalan que las futuras adaptaciones de
estos sensores podrían permitir la detección y el registro de una amplia gama
de nutrientes, productos químicos y estados fisiológicos.
Los dispositivos portátiles anteriores para monitorear la
ingesta dietética sufrieron limitaciones tales como el uso de un protector
bucal, cableado voluminoso o la necesidad de un reemplazo frecuente a medida
que los sensores se degradaban rápidamente. Los ingenieros de Tufts
buscaron una tecnología más adoptable y desarrollaron un sensor con una huella
de solo 2 mm x 2 mm que puede ajustarse de manera flexible y adherirse a la
superficie irregular de un diente. De manera similar a la forma en que se
cobra un peaje en una carretera, los sensores transmiten sus datos de forma
inalámbrica en respuesta a una señal de radiofrecuencia entrante.
Los sensores están formados por tres capas intercaladas: una
capa central "bioresponsable" que absorbe los nutrientes u otros
químicos que se detectarán, y capas externas que consisten en dos anillos de
oro de forma cuadrada. Juntas, las tres capas actúan como una antena
pequeña, recogiendo y transmitiendo ondas en el espectro de
radiofrecuencia. Cuando una onda entrante golpea el sensor, parte de ella
se cancela y el resto se transmite de regreso, al igual que un parche de
pintura azul absorbe las longitudes de onda más rojas y refleja el azul de
regreso a nuestros ojos.
Sin embargo, el sensor puede cambiar su "color".
Por ejemplo, si la capa central adquiere sal o etanol, sus propiedades
eléctricas cambiarán, haciendo que el sensor absorba y transmita un espectro
diferente de ondas de radiofrecuencia, con intensidad variable. Así es
como se pueden detectar y medir los nutrientes y otros analitos.
"En teoría, podemos modificar la capa de respuesta
biológica en estos sensores para apuntar a otros productos químicos, estamos
realmente limitados solo por nuestra creatividad", dijo Fiorenzo Omenetto ,
Ph.D., autor correspondiente y profesor de Ingeniería Frank C. Doble en
Tufts. "Hemos extendido la tecnología común RFID [ID de
radiofrecuencia] a un paquete de sensores que puede leer y transmitir
dinámicamente información sobre su entorno, ya sea que esté pegado a un diente,
a la piel o a cualquier otra superficie".
Otros autores del artículo fueron: Peter Tseng, Ph.D., un
asociado postdoctoral en el laboratorio de Omenetto, quien ahora es profesor
asistente de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la
Universidad de California, Irvine; Bradley Napier, un estudiante graduado
en el Departamento de Ingeniería Biomédica en Tufts; Logan Garbarini,
estudiante de pregrado en la Tufts School of Engineering; y David Kaplan,
Ph.D., Profesor de Ingeniería de la Familia Stern, presidente del Departamento
de Ingeniería Biomédica y director del Centro de Bioingeniería y Biotecnología
en Tufts.
El trabajo fue apoyado por el Centro de Investigación,
Desarrollo e Ingeniería Natick Soldier del Ejército de EE. UU., Los Institutos
Nacionales de Salud (NIH; F32 EB021159), el Instituto Nacional de Imagen
Biomédica y Bioingeniería y la Oficina de Investigación Naval. El
contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa
necesariamente los puntos de vista oficiales del NIH, el Centro de
Investigación, Desarrollo e Ingeniería del Soldado Natick del Ejército o la
Oficina de Investigación Naval.
Tseng P, Napier B, Garbarini L, Kaplan DL y Omenetto F.
"Sensores funcionales de tricapa RF para monitorización inalámbrica de la
cavidad oral y el consumo de alimentos montados en los dientes" Materiales
avanzados, DOI: 10.1002 / adma.201703257
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Sobre la universidad de Tufts
La Universidad de Tufts, ubicada en los campus de Boston,
Medford / Somerville y Grafton, Massachusetts, y en Talloires, Francia, es
reconocida entre las principales universidades de investigación de los Estados
Unidos. Tufts goza de una reputación mundial por su excelencia académica y
por la preparación de los estudiantes como líderes en una amplia gama de
profesiones. Un número creciente de iniciativas innovadoras de enseñanza e
investigación abarcan todos los campus de Tufts, y se fomenta ampliamente la
colaboración entre el profesorado y los estudiantes en los programas de
pregrado, posgrado y profesionales en las escuelas de la universidad.
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