Un nuevo sensor hecho de una matriz alterna de fotodetectores y diodos emisores de luz impresos puede detectar niveles de oxígeno en sangre en cualquier parte del cuerpo. El sensor ilumina la piel con luz roja e infrarroja y detecta la proporción de luz que se refleja. Crédito:Yasser Khan, Grupo de Investigación Arias, UC Berkeley
Las lesiones no se pueden curar sin un flujo constante del ingrediente clave de la sangre:el oxígeno.
Un nuevo sensor flexible desarrollado por ingenieros de la Universidad de California, Berkeley, puede mapear los niveles de oxígeno en sangre en grandes áreas de la piel, tejidos y órganos, potencialmente brindando a los médicos una nueva forma de monitorear la cicatrización de heridas en tiempo real.
"Cuando escuche la palabra oxímetro, el nombre de los sensores de oxígeno en sangre, Se le vienen a la mente sensores rígidos y voluminosos con pinzas para los dedos, "dijo Yasser Khan, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en UC Berkeley. "Queríamos romper con eso, y mostrar que los oxímetros pueden ser ligeros, delgado y flexible ".
El sensor descrito esta semana en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , está hecho de electrónica orgánica impresa en plástico flexible que se amolda a los contornos del cuerpo. A diferencia de los oxímetros de la yema del dedo, puede detectar niveles de oxígeno en sangre en nueve puntos de una cuadrícula y se puede colocar en cualquier parte de la piel. Potencialmente, podría usarse para mapear la oxigenación de los injertos de piel, o mirar a través de la piel para controlar los niveles de oxígeno en los órganos trasplantados, dicen los investigadores.
"Todas las aplicaciones médicas que utilizan la monitorización de oxígeno podrían beneficiarse de un sensor portátil, "dijo Ana Claudia Arias, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en UC Berkeley. "Pacientes con diabetes, las enfermedades respiratorias e incluso la apnea del sueño podrían usar un sensor que se podría usar en cualquier lugar para monitorear los niveles de oxígeno en la sangre las 24 horas del día, los 7 días de la semana ".
El sensor se ensambla a partir de una hoja impresa de fotodetectores orgánicos (arriba) y LED orgánicos rojos e infrarrojos (abajo). Crédito:Yasser Khan, Grupo de Investigación Arias, UC Berkeley
Los oxímetros existentes utilizan diodos emisores de luz (LED) para hacer brillar luz roja e infrarroja cercana a través de la piel y luego detectar cuánta luz llega al otro lado. Rojo, la sangre rica en oxígeno absorbe más luz infrarroja, mientras más oscuro, la sangre pobre en oxígeno absorbe más luz roja. Al observar la proporción de luz transmitida, los sensores pueden determinar cuánto oxígeno hay en la sangre.
Estos oxímetros solo funcionan en áreas del cuerpo que son parcialmente transparentes, como las yemas de los dedos o los lóbulos de las orejas, y solo puede medir los niveles de oxígeno en sangre en un solo punto del cuerpo.
"Regiones gruesas del cuerpo, como la frente, brazos y piernas, apenas pasa la luz visible o infrarroja cercana, lo que hace que medir la oxigenación en estos lugares sea realmente difícil, "Dijo Khan.
En 2014, Arias y un equipo de estudiantes graduados demostraron que los LED orgánicos impresos se pueden utilizar para crear oxímetros flexibles para las yemas de los dedos o los lóbulos de las orejas. Desde entonces, han llevado su trabajo más lejos, desarrollar una forma de medir la oxigenación en los tejidos utilizando luz reflejada en lugar de luz transmitida. La combinación de las dos tecnologías les permitió crear el nuevo sensor portátil que puede detectar los niveles de oxígeno en la sangre en cualquier parte del cuerpo.
El nuevo sensor está construido con una serie de LED orgánicos rojos e infrarrojos cercanos alternos y fotodiodos orgánicos impresos en un material flexible. El equipo usó el sensor para rastrear los niveles generales de oxígeno en sangre en la frente de un voluntario que respiraba aire con concentraciones de oxígeno progresivamente más bajas, similar a subir de altitud, y descubrió que coincidía con los que usaban un oxímetro estándar de la yema del dedo. También usaron el sensor para mapear los niveles de oxígeno en sangre en una cuadrícula de tres por tres en el antebrazo de un voluntario que llevaba un brazalete de presión.
"Después del trasplante, los cirujanos quieren medir que todas las partes de un órgano reciben oxígeno, "Khan dijo." Si tienes un sensor, tienes que moverlo para medir la oxigenación en diferentes lugares. Con una matriz, puede saber de inmediato si hay un punto que no se está curando correctamente ".
