Los científicos de Manchester han desarrollado un nuevo tipo de sensor portátil que puede rastrear con precisión la respiración, incluso los cambios más mínimos en los procesos de exhalación e inhalación. Esta innovación, descrita en un estudio publicado en Advanced Materials , allana el camino para mejorar la monitorización de la salud y las enfermedades respiratorias.
El sensor, basado en un material 2D llamado nitruro de boro hexagonal (h-BN), es significativamente más sensible y preciso que los diseños anteriores. Puede detectar incluso variaciones sutiles en los patrones respiratorios, como las causadas por el asma o la apnea del sueño.
"Nuestro sensor es como un micrófono de alta precisión para la respiración", dice la autora principal, la profesora Cinzia Casiraghi, investigadora de la Universidad de Manchester. "Puede detectar los cambios más pequeños en el flujo de aire, proporcionando información fisiológica valiosa sobre un individuo, por ejemplo, relacionada con sus condiciones cardíacas, neurológicas y pulmonares, así como con ciertos tipos de enfermedades".
Cómo funciona
El material activo del sensor está hecho de una tinta de nitruro de boro hexagonal, que ha sido diseñada mediante química supramolecular para proporcionar una sensibilidad mejorada a las moléculas de agua. La tinta se deposita entre los electrodos en forma de una fina película y luego se aplica un campo eléctrico alterno a los electrodos.
Al inhalar y exhalar, la señal eléctrica de la película cambia según la humedad local, mostrando una característica "forma de V" asociada con el ciclo respiratorio completo. Por lo tanto, los cambios en la forma de V pueden atribuirse a cambios en el proceso de exhalación-inhalación, debido por ejemplo a la tos, fiebre, secreción y congestión nasal.
El nuevo sensor tiene varias ventajas sobre las tecnologías existentes. Es más sensible, lo que significa que puede detectar cambios más pequeños en la respiración. También es más rápido, con un tiempo de respuesta de apenas milisegundos. Y no se ve afectado por la temperatura u otros factores ambientales, lo que lo hace más confiable para el uso en el mundo real. Además, se puede integrar fácilmente en mascarillas.
Aplicaciones potenciales
Los investigadores creen que su sensor tiene el potencial de revolucionar la forma en que monitoreamos la salud respiratoria y podría usarse para rastrear la efectividad de los tratamientos respiratorios.
"Este sensor tiene el potencial de marcar una diferencia real en la vida de las personas con problemas respiratorios", afirma el Dr. Liming Chen, postdoctorado en el grupo Casiraghi que ha trabajado en este proyecto. "Podría ayudarnos a diagnosticar enfermedades antes, seguir su progresión y ayudar a elaborar planes de tratamiento personalizados".
Los investigadores ahora están trabajando para ampliar la tecnología para lograr una alta sensibilidad y selectividad hacia biomarcadores seleccionados que se encuentran en el aliento y que están asociados con enfermedades, por ejemplo, el amoníaco respiratorio.
Esperan ver su tecnología en manos de pacientes y proveedores de atención médica en un futuro próximo.
Más información: Liming Chen et al, Sensores portátiles para la monitorización de la respiración basados en tintas hexagonales de nitruro de boro a base de agua fabricadas con funcionalización supramolecular, materiales avanzados (2024). DOI:10.1002/adma.202312621
Información de la revista: Materiales avanzados
Proporcionado por la Universidad de Manchester
