Biosensores de celulosa
Reciclables, respetuosos con la piel y biodegradables
Electroencefalografía (EEG), electrocardiografía (ECG), electromiografía (EMG): todos estos métodos de diagnóstico médico no invasivos se basan en un electrodo para medir y registrar las señales eléctricas o las fluctuaciones de voltaje de los músculos o las células nerviosas bajo la piel. Dependiendo del tipo de diagnóstico, esto puede utilizarse para medir las ondas eléctricas del cerebro o las corrientes del corazón o los músculos. Los métodos actuales utilizan sensores metálicos que se adhieren a la piel con un gel especial para garantizar un contacto continuo. Investigadores de la Universidad de Corea y de la Universidad Técnica de Berlín han desarrollado los llamados biosensores de celulosa. No sólo ofrecen una conductividad mejor y más duradera que los electrodos convencionales. También son 100% naturales, reutilizables, no causan irritación en la piel como otros geles y son biodegradables. El artículo "Leaf inspired homeostatic cellulose biosensors" se ha publicado en la revista Science Advances.
Sensores modelados a partir de la estructura de las hojas (imagen simbólica)
pixabay.com
La palabra clave de los nuevos sensores es: homeostasis. En biología, esto se refiere al mantenimiento de un estado de equilibrio. Así es como las hojas, por ejemplo, regulan la presión osmótica en sus células, es decir, la cantidad de agua que almacenan. Esta presión celular interna depende del contenido de agua de las células vecinas, pero también del entorno (seco o húmedo) y se reajusta constantemente.
"La mayoría de la gente conoce la sensación de caminar por un jardín húmedo con los pies descalzos. Las hojas se pegan a las plantas de los pies y simplemente no se caen, incluso cuando nos movemos", explica el profesor Klaus-Robert Müller, jefe del grupo de Aprendizaje Automático de la Universidad Técnica de Berlín y director del Instituto de Berlín para las Fundaciones del Aprendizaje y los Datos (BIFOLD). "La razón por la que las hojas se adhieren tan eficazmente a nuestra piel se debe a las propiedades de hinchamiento de la celulosa, el material del que están hechas las paredes celulares de las plantas, y se basa en el principio de la homeostasis."
Sensores basados en la estructura de las hojas
Hasta ahora, la celulosa ha aparecido principalmente como material de síntesis o filtración. Como la celulosa en sí misma no es conductora, parecía inadecuada como material potencial para los electrodos. Sin embargo, cuando las fibras de celulosa se colocan en agua salada, se hinchan y muestran grandes propiedades de conducción eléctrica.
Inspirándose en la estructura de las hojas, los investigadores han desarrollado, analizado y probado biosensores formados por dos capas de fibras de celulosa que se asemejan a la estructura de las hojas y pueden saturarse con agua salada. Sobre el material de celulosa se encuentra una membrana portadora que, a su vez, se acopla a un electrodo metálico con un cable.
Reciclable, respetuoso con la piel y biodegradable
"Estos sensores mostraron continuamente señales electrofisiológicas de alta calidad en diversas aplicaciones como EEG, EMG y ECG. Se adhieren de forma excelente a diferentes tipos de piel, sin necesidad de utilizar un gel sintético. También demuestran buenas propiedades de adhesión en situaciones de estrés, por ejemplo, con sudoración o con sujetos en movimiento", explica Müller. Además, estos sensores presentan una alta calidad de transmisión, una baja resistencia eléctrica (impedancia) y una escasa variación de la resistencia durante las mediciones a largo plazo.
Los investigadores ya han probado los sensores en varios escenarios de aplicación y en diferentes tipos de piel. "También hemos podido demostrar la versatilidad y robustez de los biosensores en combinación con algoritmos de aprendizaje automático que se han puesto a prueba en situaciones difíciles del mundo real. Las pruebas se llevaron a cabo con personas de prueba que montaban en bicicleta o jugaban a un juego de ordenador con una interfaz cerebro-ordenador, lo que significa que los sujetos se movían durante la medición, lo que puede generar artefactos", dice Müller.
Otras ventajas de los biosensores Permiten la producción en masa en un proceso sencillo y rentable, son reciclables, respetuosos con la piel y biodegradables. Klaus-Robert Müller está convencido: "Estos biosensores homeostáticos de celulosa son adecuados para una amplia gama de aplicaciones clínicas y no clínicas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
