Por Medicina Responsable
30 de agosto de 2024Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de California ha desarrollado un prototipo de mascarilla inteligente que puede utilizarse para controlar una variedad de afecciones médicas, incluidas enfermedades respiratorias como el asma, la EPOC (enfermedad pulmonar obstructiva crónica) y las infecciones posteriores al Covid-19.
Los dispositivos portátiles personalizados que controlan la salud de las personas están en auge. Desde relojes hasta parches y otros tipos de sensores, estos dispositivos inteligentes pueden controlar la actividad cardíaca, los niveles de inflamación y más para ayudar a los pacientes a gestionar mejor su salud desde sus propios hogares. Ahora, un nuevo tipo de dispositivo portátil se puede agregar a la lista: una mascarilla de papel de alta tecnología que controla la respiración.
A diferencia de otras mascarillas inteligentes que se están desarrollando y que controlan cambios físicos como la temperatura, la humedad o la frecuencia respiratoria, esta, llamada EBCare, puede analizar las sustancias químicas presentes en el aliento en tiempo real. Por ejemplo, la mascarilla podría controlar los niveles de nitrito, una sustancia química que indica inflamación de las vías respiratorias en pacientes con asma. "Desde el Covid-19, la gente usa más mascarillas. Podemos aprovechar este uso para el control personalizado a distancia y así obtener información en tiempo real sobre nuestra propia salud en nuestro hogar u oficina. Por ejemplo, podríamos usar esta información para evaluar qué tan bien puede estar funcionando un tratamiento médico", explica el investigador principal del estudio y profesor de ingeniería médica de Caltech, Wei Gao.
Para analizar de forma selectiva las sustancias químicas o las moléculas presentes en el aliento de una persona, primero es necesario enfriarlo y condensarlo en un líquido. En el ámbito clínico, este paso de enfriamiento se realiza por separado del análisis. Las muestras de aliento húmedo se enfrían en cubos de hielo o en refrigeradores voluminosos. La nueva mascarilla, en cambio, se enfría sola. El aliento se enfría mediante un sistema de enfriamiento pasivo que integra el enfriamiento por evaporación de hidrogel con el de radiación para enfriar eficazmente el aliento en las mascarillas.
"La mascarilla representa un nuevo paradigma para el tratamiento de enfermedades respiratorias y metabólicas y para la medicina de precisión, ya que podemos obtener fácilmente muestras de aliento y analizar las moléculas químicas en tiempo real a través de las mascarillas de uso diario", afirma el autor principal del estudio y estudiante de posgrado en Caltech, Wenzheng Heng. "El condensado del aliento contiene gases solubles, así como sustancias no volátiles en forma de aerosoles o gotitas, como sustancias metabólicas, indicadores inflamatorios y patógenos", añade.
Una vez que el aliento se ha convertido en líquido, una serie de dispositivos conocidos como microfluídica bioinspirada transportan inmediatamente el líquido a los sensores de la mascarilla para su análisis. Los resultados se transmiten de forma inalámbrica a un teléfono personal, una tableta o un ordenador. "La mascarilla inteligente se puede fabricar a un coste relativamente bajo. Está diseñada para que los materiales cuesten tan solo un dólar aproximadamente", apunta Gao.
Para probar las mascarillas, el equipo realizó una serie de estudios en humanos, centrados principalmente en pacientes con asma o EPOC. Monitorearon específicamente el aliento de los pacientes en busca de nitrito, un biomarcador de inflamación en ambas afecciones. Los resultados mostraron que las mascarillas detectaron con precisión el biomarcador, lo que indica inflamación en las vías respiratorias de los pacientes. En otro estudio, el equipo demostró que las mascarillas detectaban con precisión los niveles de alcohol en sangre en sujetos humanos, lo que sugiere que también podrían usarse para controles de conducción bajo los efectos del alcohol en el lugar u otras formas de monitoreo del consumo de alcohol.
En cuanto a la comodidad de las mascarillas, los participantes reportaron experiencias favorables, incluso aquellos con problemas respiratorios.
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