Pulseras de actividad, relojes inteligentes, gafas de realidad mixta, anillos que monitorizan la salud... Son los wearables, dispositivos electrónicos que se llevan e interactúan con otros aparatos como los smartphones para transmitir o recoger datos. En los últimos años, el sector tecnológico los ha convertido en un must para los consumidores en España, con las pulseras de actividad de Xiaomi y los relojes inteligentes de Apple a la cabeza. Al mismo tiempo, también se están realizando avances que permiten integrarlos aún más en nuestro día a día y hacerlos más pequeños o incluso invisibles, como los tatuajes electrónicos que pueden medir la presión arterial.

Estos productos tienen un potencial enorme asociado a la medicina, ya que se investiga la posibilidad de que algunos de ellos sean implantables o comestibles, para poder monitorizar las constantes vitales u otros datos de salud sin necesidad de engorrosos cables y máquinas.

En esa línea es en la que están trabajando científicos de la Universidad de Sussex (Inglaterra), que han probado con éxito nuevos sensores sanitarios biodegradables fabricados a base de algas y grafeno. Y lo más curioso no es su composición, sino su origen: la idea inicial para desarrollarlos surgió de un programa televisivo tan popular en nuestro país como MasterChef.

Algas y grafeno

El artículo Hidrogeles de grafeno piezorresistivos de alta sensibilidad inspirados en alimentos, publicado recientemente en la revista científica ACS Sustainable Chemistry & Engineering, presenta el trabajo llevado a cabo por los investigadores de la Universidad de Sussex, que puede dar pie a una nueva generación de wearables más precisos y versátiles.

Los sensores han sido creados utilizando elementos naturales como sal de roca, agua y algas, combinados con grafeno para obtener propiedades conductoras de la electricidad. Al estar fabricados exclusivamente con ingredientes naturales, estos hidrogeles son totalmente biodegradables, lo que los hace más respetuosos con el medioambiente que las alternativas de caucho y plástico más habituales. Y lo que es mejor, son comestibles, por lo que abren posibilidades inéditas para la monitorización de constantes vitales o para obtener datos de órganos concretos desde el interior del cuerpo humano.

Uno de los investigadores de la Universidad de Sussex con una muestra del hidrogel Universidad de Sussex Omicrono

Conor Boland, experto en física de los materiales y profesor en la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, fue quien tuvo la idea viendo la televisión en pleno confinamiento de la COVID-19. "Me inspiré para utilizar algas marinas en el laboratorio por primera vez después de ver MasterChef. Las algas, cuando se usan para espesar postres, les dan una estructura suave y elástica, muy apreciada por veganos y vegetarianos como alternativa a la gelatina. Eso me hizo pensar: '¿y si pudiéramos hacer lo mismo con la tecnología de detección?'".

En este caso, las algas como las que ha popularizado Ángel León, conocido como el chef del mar y gracias a sus creaciones en el restaurante Aponiente, no son un condimento ni un ingrediente más, sino la base de unos nuevos hidrogeles potencialmente revolucionarios. Al añadirles láminas de grafeno, el equipo de Boland consiguió crear una finísima película conductora de la electricidad. Al ser sumergida en un baño de sal, la película absorbe rápidamente el agua, dando lugar a un hidrogel de color negro, blando y esponjoso que puede transmitir impulsos eléctricos.

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Además, este sistema para obtener sensores sostenibles basados en algas y grafeno consigue una sensibilidad superior a los hidrogeles y nanomateriales sintéticos que normalmente utilizan otros wearables. El hidrogel es tan sensible que puede medir un objeto de tan sólo 2 mg de masa, equivalente a una gota de lluvia, al impactar contra su superficie. Eso le permite ser más preciso y fiable a la hora de ofrecer todo tipo de lecturas.

En el artículo no sólo se apunta al desarrollo de sensores para uso biomédico, sino que, gracias a sus excelentes prestaciones electromecánicas, estos materiales también podrían utilizarse como sensores medioambientales. Y aquí entran en juego todo tipo de aplicaciones, desde la medición de la cantidad de lluvia caída en lugares concretos hasta la detección de fugas de aire en sistemas de calefacción o refrigeración en los edificios.

Biodegradable

"Para mí, uno de los aspectos más interesantes de este desarrollo es que tenemos un sensor totalmente biodegradable y muy eficaz", prosigue Boland en un comunicado de prensa. "La producción masiva de tecnología sanitaria insostenible basada en el caucho y el plástico podría, irónicamente, suponer un riesgo para la salud humana por la filtración de microplásticos a las fuentes de agua a medida que se degradan".

Aparte de poder desarrollar dispositivos para monitorizar órganos como el intestino, por ejemplo, estos sensores también pueden ser aplicados en el exterior del cuerpo, en forma de una segunda piel electrónica o tatuajes temporales. Así, darían pie a wearables ligeros, baratos, fáciles de aplicar y seguros para la salud, ya que todos sus componentes son naturales. 

Diagrama que explica el proceso de fabricación del hidrogel Universidad de Sussex Omicrono

Según Boland y sus colaboradores, esta tecnología podría aplicarse para que consultas médicas y hospitales puedan saber en todo momento el estado de salud de un paciente, sin necesidad de complejos instrumentos hospitalarios, cables o implantes, que pueden ser invasivos e incómodos.  

Sue Baxter, directora de innovación y asociaciones empresariales de la Universidad de Sussex, se ha mostrado entusiasmada con lo que puede dar de sí esta tecnología. "Lo emocionante de este desarrollo de Conor Boland y su equipo es que consigue ser a la vez verdaderamente sostenible, asequible y muy eficaz, superando a las alternativas sintéticas".

Más allá de los exitosos resultados de laboratorio obtenidos por los investigadores, lo importante para Baxter es que "es más que una prueba de desarrollo inicial. Nuestros científicos han creado un dispositivo que tiene un potencial real de desarrollo industrial en un producto del que usted o yo podríamos beneficiarnos en un futuro relativamente próximo".

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