Los investigadores de ETH Zurich han desarrollado un nuevo tipo de electrodo de control de la salud que exhibe una adhesión óptima a la piel y puede registrar señales de alta calidad. Dos jóvenes fundadores de spin-off quieren convertirlo en un producto comercializable a partir de este año.

Cualquiera que haya tenido un electrocardiograma, por ejemplo, para comprobar el estado de su corazón:estará familiarizado con los electrodos que el médico coloca en el pecho. Sin embargo, Los modelos de electrodos convencionales tienen considerables desventajas:los electrodos metálicos duros son incómodos de usar y no son adecuados para tomar medidas durante períodos más largos. Electrodos de gel, el tipo más comúnmente utilizado en la práctica clínica diaria, A menudo provocan irritación de la piel o incluso reacciones alérgicas en los pacientes.

Ahora, Investigadores de ETH dirigidos por Janos Vörös, Catedrático de Bioelectrónica, y Christopher Hierold, Profesor de Micro y Nanosistemas, he encontrado una solución. Han desarrollado un electrodo que es tan elástico como la piel, de modo que apenas sea perceptible para el usuario. La estructura de superficie especial permite que las señales del corazón y el cerebro se registren con alta calidad. Los investigadores publicaron recientemente detalles de su trabajo en la revista. Materiales avanzados para el cuidado de la salud .

Inspirado en la naturaleza

Para el nuevo electrodo, Los investigadores utilizaron un material blando, una mezcla no irritante de caucho de silicona y partículas conductoras de plata, que surgió de un proyecto de investigación anterior del grupo de Vörös. Para la estructura de la superficie, Los científicos buscaron inspiración en la naturaleza:utilizaron el mecanismo que permite a los saltamontes caminar incluso en superficies verticales.

Las plantas de los pies de estos insectos están cubiertas con innumerables almohadillas diminutas, que parecen cabezas de hongos bajo un microscopio y están dispuestas como un mosaico. Cuando entran en contacto con otra superficie, se produce un efecto adhesivo, conocido en términos técnicos como interacción de Van der Waals.

Los investigadores aplicaron esta microestructura a su material, creando una superficie de electrodo que se adhiere a la piel. Además, la geometría especial a nivel microscópico maximiza la superficie de contacto entre la piel y el electrodo, permitiendo que las señales se graben con una calidad muy alta.

De la sala blanca a la piscina

Los investigadores crearon los prototipos en una sala limpia utilizando un proceso de fabricación especialmente desarrollado. Cubrieron una capa base con dos pinturas diferentes y la cubrieron con una máscara perforada con precisión. Luego, expusieron la muestra a la luz, lo que hizo soluble la pintura superior sensible a la luz directamente debajo de las perforaciones. Próximo, lo sumergieron en una solución química que atacó primero las áreas solubles de la capa superior de pintura, antes de pasar a la segunda capa de pintura. En este punto, los investigadores detuvieron el proceso de degradación precisamente en el punto correcto para crear el molde de fundición con nada más que cabezas de hongo invertidas. Cuando se lanza, esto produjo una superficie de electrodo adhesivo específicamente estructurada.

Para comprobar si los electrodos funcionan incluso en condiciones difíciles, los investigadores los probaron en un nadador. Debido a la resistencia al agua y a los vigorosos movimientos que implica la natación, esto se considera una disciplina particularmente desafiante para la monitorización del rendimiento por medio de electrodos. Los resultados fueron impresionantes:la calidad de las señales registradas por los nuevos electrodos fue significativamente mejor que la de los electrodos de gel que también usa el nadador. Mientras tanto, El servicio de rescate del lago de Zúrich ya ha mostrado interés en los nuevos electrodos y los está utilizando como parte de un estudio en curso.

Además de electrodos para registrar curvas de gasto cardíaco (electrocardiogramas o ECG), los investigadores también han desarrollado un electrodo para medir las señales cerebrales, conocido como electroencefalografía (EEG). La combinación de materiales es la misma para ambos tipos de electrodo, pero las estructuras difieren:los electrodos de EEG no necesitan la microestructura adhesiva, ya que se unen con una gorra. En lugar de, su superficie está dotada de varios granos de dos a cuatro milímetros de altura que permiten el contacto con el cuero cabelludo incluso a través del cabello grueso. Por lo tanto, no se requiere afeitado ni gel.

Siguiente paso:industrialización

Séverine Chardonnens y Simon Bachmann, dos de los autores del estudio, estaban convencidos del potencial de mercado de estos electrodos desde el principio. Incluso antes de completar sus maestrías, siguieron adelante con la idea de establecer su propia empresa, y tuvieron éxito:los dos jóvenes científicos talentosos fueron aceptados en los programas de financiación Venture Kick y CTI y ya han ganado una buena cantidad de capital inicial a través de concursos de puesta en marcha.

Tras el exitoso desarrollo del electrodo prototipo y la fundación oficial de IDUN Technologies como un spin-off de ETH en noviembre de 2017, Chardonnens y Bachmann ahora están evaluando en qué aplicación deberían concentrarse primero. Están involucrados en discusiones intensivas con una variedad de socios de la industria y grupos de investigación. "La comercialización vale la pena en aplicaciones donde los nuevos electrodos ofrecen las mayores ventajas sobre los modelos existentes, ", dice Bachmann." Vemos potencial en el seguimiento a largo plazo de los pacientes, en la monitorización del rendimiento deportivo y en el mercado de EEG ".

Una vez resuelta la cuestión de la orientación estratégica, Chardonnens se centrará en el proceso de industrialización en su papel de desarrollador jefe, mientras que Bachmann se concentrará principalmente en la adquisición de socios y clientes en su calidad de CEO. "Si todo sale según lo planeado, Podremos vender los primeros electrodos a partir de este año, "dice Chardonnens.