El profesor de la Universidad Northwestern, John A. Rogers, está colaborando con una amplia colección de socios, entre ellos Gatorade, los marineros de Seattle la Fuerza Aérea de EE. UU. y Shirley Ryan AbilityLab para llevar su sistema de análisis de sudor microfluídico portátil a una amplia distribución.

El dispositivo mide los biomarcadores de sudor y sudor de forma precisa y en tiempo real, permitiendo a los atletas, personal militar, profesionales del fitness y otros para controlar la tasa de sudoración y la pérdida de electrolitos, para que se mantengan hidratados, reponer sus electrolitos y mantenerse en la cima de su juego.

Las asociaciones están destinadas a seguir desarrollándose, probar y validar el dispositivo de Rogers, que monitorea la pérdida de sudor y analiza la química del sudor con un simple, lectura visual en tiempo real.

Desarrollado previamente en el laboratorio de ingeniería del noroeste de Rogers, lo suave, Dispositivo flexible que se coloca sobre la piel y mide el sudor para determinar cómo responde el cuerpo al ejercicio. Lanzado desde el grupo de Rogers a través de la Oficina de Innovación y Nuevas Empresas de Northwestern (INVO), La startup Epicore Biosystems ha establecido capacidades de fabricación de gran volumen para estos dispositivos de microfluidos. También tiene planes de empaquetarlos conjuntamente con productos nutricionales, salud de la piel, cosméticos y productos de hidratación deportiva, con posibilidades adicionales para su uso en medicina clínica y rehabilitación.

"El Instituto de Ciencias del Deporte Gatorade sabe mucho sobre el sudor, y tienen protocolos de prueba muy rigurosos para evaluar nuevas tecnologías en este espacio, "dijo Rogers, la Profesora Louis Simpson y Kimberly Querrey de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica y Cirugía Neurológica en McCormick and Northwestern University Feinberg School of Medicine, y es director del Centro de Electrónica Biointegrada (CBIE).

"Nuestra misión en el Gatorade Sports Science Institute siempre ha sido ayudar a los atletas a optimizar su salud y rendimiento a través de la investigación y la educación en hidratación y ciencias del deporte, "dijo la Dra. Lindsay Baker, científico principal del Gatorade Sports Science Institute. "A través de nuestra asociación con Epicore Biosystems, estamos desarrollando nuevas y emocionantes formas de medir y controlar el sudor, lo que puede ayudarnos a recomendar mejor estrategias de hidratación para nuestros atletas ".

Introducido inicialmente en 2016, El diseño de microfluidos de Rogers ha avanzado mucho en el último año. Los diseños anteriores midieron la pérdida de cloruro, glucosa, niveles de lactato y pH en el sudor. Las plataformas más nuevas también cuantifican las concentraciones de metales pesados ​​como el plomo y el arsénico y los niveles de urea y creatinina. el último de los cuales se relaciona con la salud renal.

Los últimos dispositivos también pueden medir estas químicas de forma continua, en tiempo real, permitiendo a los usuarios controlar cómo cambia la química del sudor durante un régimen de ejercicio y durante el día.

"Los dispositivos de hace un año podrían determinar la concentración promedio de cloruro durante un período de ejercicio, ", Dijo Rogers." Pero ahora tenemos dispositivos que se llenan secuencialmente en el tiempo. Esto es importante porque las variaciones en los biomarcadores del sudor dan una sensación de nivel de fatiga mientras hace ejercicio. No teníamos esa capacidad anteriormente ".

Aún mejor:el atleta no necesita pausar su entrenamiento para descifrar información complicada. En lugar de, él o ella puede monitorear estos niveles que cambian secuencialmente con un simple vistazo. Durante el ejercicio, el sudor se abre paso a través de los canales microscópicos del dispositivo y hacia diferentes compartimentos. En esos compartimentos, Las reacciones con reactivos químicos dan como resultado cambios de color visibles que se relacionan cuantitativamente con las concentraciones de electrolitos.

"La mayoría de la gente quiere saber si está perdiendo mucho cloruro, un poquito o casi nada, ", Dijo Rogers." Pueden simplemente mirar el dispositivo y determinar si sus niveles de electrolitos son altos, medio o bajo ".

En coautoría con científicos del Gatorade Sports Science Institute, la investigación se publicó en línea hoy, 16 de febrero en el diario Avances de la ciencia . Rogers también presentará el trabajo como parte de su charla sobre tecnologías biointegradas el 17 de febrero en la reunión anual de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS) en Austin. Texas. Rogers discutirá cómo se puede utilizar su tecnología para ayudar a rehabilitar a las víctimas de accidentes cerebrovasculares.

Otra característica única de estas últimas plataformas es su capacidad para medir el sudor de los usuarios durante los deportes acuáticos. incluso cuando está completamente bajo el agua. Los nuevos materiales adhesivos y los diseños de microfluidos mantienen sellos herméticos en la piel para capturar y analizar el sudor mientras evitan que el agua circundante ingrese a los canales microscópicos del dispositivo. Los sistemas se implementaron por primera vez en triatletas y ahora son utilizados de forma rutinaria por el equipo de natación de Northwestern.

"Nos ha preocupado el impacto de la sudoración en la hidratación y el rendimiento durante el entrenamiento y la competición, pero hasta ahora no hemos tenido forma de realizar mediciones cuantitativas, "dijo Jarod Schroeder, entrenador en jefe del equipo masculino de natación de Northwestern. "Los dispositivos de microfluidos montados en la piel del grupo Rogers nos permiten, por primera vez, para determinar la pérdida de sudor y electrolitos de forma continua, como ocurre en la piscina durante la natación, sin ningún impacto adverso en nuestros deportistas. Las percepciones son intrigantes. Los niveles notablemente altos de pérdida de sudor que ocurren en la piscina exigen una programación cuidadosa para la rehidratación ".

A través de Epicore Biosystems y CBIE, Los dispositivos están ahora en implementación generalizada con una amplia gama de organizaciones diferentes. Los Seattle Mariners están usando cientos de dispositivos para rastrear a los jugadores durante los entrenamientos de primavera.

"Estos delgados, Las redes de microfluidos flexibles nos permiten realizar un seguimiento cuantitativo de la pérdida de sudor y la química del sudor entre los jugadores de nuestra organización. "dijo Lorena Martín, un médico y director de alto rendimiento de los Marineros. "Estos datos pueden proporcionarnos información detallado, información específica del jugador sobre el equilibrio de electrolitos y la química corporal en cualquier momento durante un juego o práctica ".

Aviadores en servicio activo en la base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson en Dayton, Ohio también está usando los dispositivos.

"El sudor es rico en información bioquímica que es relevante para la salud fisiológica y el estado cognitivo, "dijo Jennifer Martin, químico investigador en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. "La capacidad de monitorear la pérdida de sudor y la química del sudor in situ en la piel es de interés porque los datos pueden permitirnos administrar de manera más efectiva la preparación militar en condiciones agotadoras en el entrenamiento o en el campo de batalla".

Los pacientes también utilizan los dispositivos de Shirley Ryan AbilityLab, uno de los mejores hospitales de investigación traslacional del país. Los investigadores están explorando las asimetrías izquierda / derecha en la sudoración como una métrica para la recuperación en pacientes con accidente cerebrovascular. Los dispositivos también ayudan a los médicos a controlar las diferencias en la química del sudor de los pacientes durante el proceso de rehabilitación.

"La naturaleza altamente visual y dinámica de estos dispositivos permite a nuestros médicos monitorear fácilmente la pérdida de sudor y el esfuerzo físico en pacientes que se someten a rehabilitación de trastornos autonómicos como un accidente cerebrovascular, "dijo Arun Jayaraman, director del Laboratorio Max Näder de Tecnologías de Rehabilitación e Investigación de Resultados en Shirley Ryan AbilityLab. "La capacidad única de medir la sudoración en múltiples lugares del cuerpo simultáneamente abre la posibilidad de utilizar la sudoración anómala como indicador del estado de recuperación".

Con la tecnología en camino de comercialización, Equipo de Rogers, incluido el Dr. Roozbeh Ghaffari, el director de ciencia traslacional en CBIE, continúa probando los dispositivos de microfluidos en estudios a escala con una colección cada vez mayor de socios. Rogers anticipa que una versión de esta tecnología podría estar en manos del personal militar, equipos deportivos y consumidores en el próximo año debido en gran parte a lo simple, naturaleza de bajo costo de la tecnología y su amplio atractivo para los usuarios finales.

"Unir fuerzas con organizaciones impulsadas por la ciencia como la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y Gatorade nos ayudará a ofrecer una nueva clase de tecnología portátil, una que proporciona información cuantitativa sobre el sudor, con el potencial de cambiar fundamentalmente la forma en que las personas manejan su hidratación, salud y rendimiento, "Dijo Ghaffari.