Sensor inteligente permite un seguimiento preciso y autónomo de la cicatrización de heridas

Uno de los principales retos de los sensores portátiles autónomos para el control de la salud es la capacidad de distinguir entre diferentes señales que se producen simultáneamente. Ahora, los investigadores han abordado este problema al descubrir una nueva propiedad en los materiales de los sensores, lo que ha permitido el desarrollo de un sensor flexible capaz de medir con precisión tanto la temperatura como la tensión física de forma independiente. Esto facilita una identificación más precisa de diversas señales.

Un equipo de investigadores de Penn State (University Park, PA, EUA.) y la Universidad de Tecnología de Hebei (Tianjin, China) se propuso medir señales de temperatura y tensión sin interferencias utilizando grafeno inducido por láser, un material bidimensional (2D). Al igual que otros materiales 2D como el grafeno, el grafeno inducido por láser tiene un grosor de entre uno y unos pocos átomos, lo que le otorga propiedades únicas, pero con una característica distintiva.

El grafeno inducido por láser (LIG) se forma cuando se utiliza un láser para calentar ciertos materiales ricos en carbono como el plástico o la madera, convirtiendo su superficie en una estructura de grafeno. Básicamente, el láser "escribe" el grafeno directamente sobre el material, lo que lo convierte en un método simple y escalable para crear patrones de grafeno para su uso en electrónica, sensores y dispositivos de energía. Si bien el LIG se ha utilizado anteriormente en una variedad de aplicaciones, incluidos sensores de gas, detectores electroquímicos para análisis de sudor y supercondensadores, los investigadores creen que han descubierto una nueva propiedad del LIG que lo hace particularmente adecuado para un sensor preciso y multifuncional.

Las propiedades termoeléctricas se refieren a la capacidad de un material para convertir las diferencias de temperatura en voltaje eléctrico, y viceversa, lo que resulta útil para aplicaciones como la recolección de energía y la detección de temperatura. Los investigadores identificaron esta propiedad termoeléctrica en LIG, que permite al sensor separar las mediciones de temperatura y tensión de manera efectiva. Esto hace que el material sea ideal para aplicaciones de atención médica, como un sensor integrado en un vendaje.

Además, el sensor es muy sensible y detecta variaciones de temperatura de hasta 0,5 grados Celsius. El diseño del material aprovecha la forma en que el grafeno poroso y los componentes termoeléctricos trabajan juntos, lo que lo hace casi cuatro veces más eficiente a la hora de convertir el calor en electricidad. El sensor también es capaz de estirarse hasta un 45% y puede adaptarse a diferentes formas y superficies sin perder su funcionalidad.

Debido a que las propiedades termoeléctricas del LIG le permiten generar energía eléctrica a partir de las diferencias de temperatura, el sensor se autoalimenta. Según los investigadores, esta característica lo hace especialmente útil para la monitorización continua en entornos clínicos y otras aplicaciones, como la detección de incendios en zonas remotas. Además de perfeccionar el propio sensor, el equipo de investigación está desarrollando un sistema inalámbrico que permitirá a los usuarios monitorizar de forma remota los datos del sensor. Esto posibilitaría el seguimiento en tiempo real de información crucial, como la temperatura o la tensión, a través de teléfonos inteligentes u otros dispositivos.

"Este material sensor único que hemos desarrollado tiene aplicaciones potencialmente importantes en el control de la atención médica", dijo Huanyu "Larry" Cheng, profesor asociado James L. Henderson, Jr. Memorial de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica (ESM) en Penn State y coautor correspondiente del estudio publicado en Nature Communications . "Al medir con precisión tanto los cambios de temperatura como la deformación física o la tensión creada por una herida en proceso de curación y medir eso separando las dos señales, podría revolucionar el seguimiento de la curación de heridas. Los médicos podrían obtener una imagen mucho más clara del proceso de curación, identificando problemas como la inflamación en una etapa temprana".

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