DIVULGACIÓN CIENTÍFICA DE CIENCIAS DE LA SALUD DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

Directores del Programa Dr. Agustín Ramiro Urzúa González. Dr. Manuel José Rivera Chávez. Colaboradores: Dra. Mónica del Carmen Preciado Puga, Dr. Luis Adolfo Torres González, Dra. Catalina Peralta Cortázar, Dr. Antonio de Jesús Álvarez Canales, Dr. Edgar Efrén Lozada Hernández, Dra. Leticia Gabriela Marmolejo Murillo, Dra. Gloria Patricia Sosa Bustamante. MPSS: Dra. Sheila Estefanía Márquez Rodríguez
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Medicina en Cables





MEDICINA EN CABLES


Aguas-Angel F1, Lemus-Segura MA1, Álvarez-Cardenas LA1, Osmany-Falcón AM2.

    1. Estudiantes de la licenciatura en Médico Cirujano, 6to semestre, Departamento de Medicina y Nutrición, División de Ciencias de la Salud, Universidad de Guanajuato, México.
    2. Ingeniero Biomédico. Universidad de Guanajuato, México.

Resumen.

Actualmente el diagnóstico, el monitoreo y el tratamiento para una persona requiere la mayoría de las veces de instrumentos que en ocasiones son molestos y con algunas desventajas, por tal motivo se han desarrollado numerosos inventos basados en la electrónica epidérmica que son sensores adheribles a la piel parecidos a un tatuaje temporal y permite monitorear distintos parámetros de una persona. En esta investigación se habla de sensores que miden la temperatura en tiempo real, electrodos y parches que obtienen un electrocardiograma sin las molestias que causan los electrodos habituales, un parche que monitorea la radiación UV, sensores que detectan un marcador para el cáncer de mama y terapias para el dolor sin efectos adversos. Todos estos inventos se han creado con la visión de que esta sea la medicina del futuro siendo más fácil y accesible el monitoreo, diagnóstico y tratamiento.

Palabras Clave: Electrónica epidérmica, sensores, electrodos, parches, monitoreo

Abstract.

Currently the diagnosis, monitoring and treatment for a person requires most of the time instruments that are sometimes annoying and with some disadvantages, for this reason have developed numerous inventions based on epidermal electronics that are sensors adhered to the skin similar to a temporary tattoo and allows to monitor different parameters of a person. In this research we talk about sensors that measure temperature in real time, electrodes and patches that obtain an electrocardiogram without the discomfort caused by the usual electrodes, a patch that monitors UV radiation, sensors that detect a marker for breast cancer and therapies for pain without adverse effects. All these inventions have been created with the vision that this is the medicine of the future, monitoring, diagnosis and treatment being easier and more accessible.

Key Words: Epidermal electronics, sensors, electrodes, patches, monitoring

Resumo.

Atualmente, o diagnóstico, o monitoramento e o tratamento de uma pessoa exigem, na maioria das vezes, instrumentos que às vezes são irritantes e com algumas desvantagens, por isso desenvolveram numerosas invenções baseadas em eletrônica epidérmica que são sensores aderidos à pele. semelhante a uma tatuagem temporária e permite monitorar diferentes parâmetros de uma pessoa. Nesta pesquisa, falamos sobre sensores que medem a temperatura em tempo real, eletrodos e adesivos que obtêm um eletrocardiograma sem o desconforto causado pelos eletrodos usuais, um patch que monitora a radiação UV, sensores que detectam um marcador para câncer de mama e terapias para dor sem efeitos adversos. Todas essas invenções foram criadas com a visão de que esta é a medicina do futuro, monitoramento, diagnóstico e tratamento sendo mais fácil e acessível.

Palavras-chave: Eletrônica epidérmica, sensores, eletrodos, patches, monitoramento



INTRODUCCIÓN

La Medicina es una ciencia dedicada al estudio de la vida, la salud, las enfermedades y las muertes de los seres humanos, esta ciencia se ha practicado desde hace siglos, y desde su utilización hasta este momento, ha tenido muchísimos descubrimientos que nos han permitido mejorar la calidad de vida de los individuos, tales como los descubrimientos de herramientas diagnósticas y tratamientos para un sin número de enfermedades. La tecnología está altamente involucrada en los avances en Medicina, puesto que ha permitido generar herramientas para investigación, diagnósticos y tratamientos médicos.

Se ha observado en los hospitales que se necesitan de materiales que en muchas ocasiones son invasivos, dolorosos y riesgosos para las personas, con el objetivo monitorizar, diagnosticar o tratar. Pero... ¿Qué pasaría si pudiéramos lograr todo esto con solo un parche, o con un dispositivo que se adhiere a la piel sin causar ninguna molestia? Todos estos avances ya se están creando con el propósito de que en pocos años, muchas enfermedades sean diagnosticadas de manera más oportuna, de que los tratamientos se dirijan exclusivamente a la enfermedad que se desea tratar, y que las personas puedan ser monitorizadas desde casa. Además, con la ventaja de que las personas no tengan la necesidad de ir al hospital para poder obtener un resultado acerca de su estado de salud, sino que ellas mismas tengan la posibilidad de conocerlos desde su casa con el simple uso de una aplicación en tiempo real necesitando solamente un teléfono celular.

 
 
DESARROLLO

La base de estos avances médicos ha sido el desarrollo de la electrónica epidérmica, un sistema que se adhiere a la piel parecido a un tatuaje temporal, que está compuesto de varios elementos que permiten el reconocimiento de parámetros de interés médico y son muy flexibles y elásticos para seguir el movimiento natural del cuerpo.

MONITOREO
  La temperatura corporal es un parámetro característico para interpretar el estado de salud de una persona, por eso medir la temperatura corporal en tiempo real es indispensable. El termómetro de mercurio es una forma tradicional de cuidado médico. Sin embargo, dicho dispositivo está hecho de materiales duros y cuya fuga de mercurio podría causar un grave peligro para la salud. Se ha fabricado un sensor de temperatura que es adecuado para el monitoreo de la temperatura en tiempo real que muestra buena flexibilidad y resistente a la compresión (Kunkun Wu, 2018), todo esto funcionando a base de nanotubos, mismos que son objetos que tienen una gran resistencia, dureza, flexibilidad y elasticidad lo que permite detectar adecuadamente la temperatura en tiempo real, sin necesidad de exponerse a una posible fuga del mercurio.
 
Fig. 1. Uso de la electrónica epidérmica, similar a un tatuaje temporal. Dae-Hyeong Kim, N. L.-S.-H. (2011). Epidermal Electronics. Science, 8


 
Como monitorización dentro del hospital usualmente se usan electrodos que están conectados a una máquina llamada electrocardiógrafo que nos permite observar las condiciones en las que está trabajando el corazón. Un aspecto negativo de estos electrodos es que son rígidos, no se adaptan a la piel con vello y producen irritaciones en la piel durante las mediciones a largo plazo. Ahora se han desarrollado electrodos suaves y autoadhesivos que permiten grabaciones de alta resolución, sin usar geles o causando irritación con el uso a largo plazo. Tiene una gran ventaja, ya que el electrodo es similar a la piel y le permite moverse y deformarse junto con la piel, y también funcionan sobre el vello. Además, se adapta a movimientos fuertes, actividad muscular y entornos desafiantes, para demostrar esto se registró un electrocardiograma de un nadador profesional arrojando un resultado de alta fidelidad (Flurin Stauffer, 2018). Otra manera de obtener un electrocardiograma, ha sido posible con la fabricación de un parche que se monta en la piel para medir las señales de un electrocardiograma de un sujeto humano; este dispositivo es ligero, resistente y portátil (Jin Hwa Ryu, 2017).
 
Fig. 2. Electrodo utilizado para el registro de un electrocardiograma. Flurin Stauffer, M. T. (2018|). Skin Conformal Polymer Electroder for Clinical ECG and EEG Recordings. Advanced Healthcare, 10.

Otro avance son los sensores que detectan la presión, estos sensores se pueden utilizar para la monitorización de una arteria para medir la presión, siendo esta monitorización no invasiva y de alta fidelidad. Estos sensores se pueden utilizar para medir el pulso y la presión arterial durante una cirugía o durante la terapia intensiva. Actualmente se usan catéteres intravasculares, que son tubos dentro del cuerpo y son invasivos, pero estos catéteres tienen un riesgo de infección y no se puede utilizar en recién nacidos y en pacientes de alto riesgo (Gregor Schwartz, 2013). Por lo tanto, este método externo de monitorización continua de la presión arterial es de gran interés.
 
Fig. 3. Sensor que detecta la presión en la arteria radial en tiempo real. Gregor Schwartz, B. C.-K. (2013). Flexible polymer transistors with high pressure sensitivity for application in electronic skin and health monitoring. Nature, 8.

Otro avance ha sido la invención de un parche que mide la radiación ultravioleta. El daño que se produce inducido por la radiación UV es un factor importante en el desarrollo de todos los tipos de cáncer de piel. El monitoreo personalizado de la radiación UV es, por lo tanto, primordial para medir el grado de exposición personal al sol, que podría variar con el uso del medio ambiente, el estilo de vida y la protección solar. Este parche mide las dosis UV personales. El parche tiene en su interior un colorante que da un resultado dependiendo de la intensidad de la radiación UV y el resultado se analiza con una cámara de un teléfono, solo se necesita descargar una aplicación en el teléfono para conocer el resultado (Yunzhou Shi, 2018). El parche está diseñado para adaptarse a la superficie de la piel y permite que la persona utilice productos para el cuidado de la piel y aplicaciones de protección solar.
 
Fig. 4. Parche UV, composición, manejo y registro de resultados. Yunzhou Shi, M. M.-G. (2018). Soft, stretchable, epidermal sensor with integrated electronics and photochemistry measuring personal UV exposures. PLOS ONE, 15.
 

DETECCIÓN
  Se han desarrollado sensores con características y químicas que permiten la detección de algunas sustancias. Este tipo de sensores se utilizó para la detección clínica del cáncer de mama gracias a que detecta un marcador de este cáncer llamado Receptor de Factor de Crecimiento Epidérmico Humano 2 (HER-2) evitando así la realización de biopsias para el diagnóstico de este (Susanita Carvajal, 2018) . También se puede detectar el Óxido Nítrico ya que esta sustancia está implicada en la detección de procesos biológicos como la transmisión de células del cerebro, el control de la presión arterial y la inmunidad (Nicole M Iverson, 2013)

TRATAMIENTO

  El dolor crónico es un problema de salud importante que afecta al 30% de la población y el 7% sufre un tipo de dolor llamado neuropático. Este tipo de dolor surge de lesiones, o disfunciones del sistema nervioso. Por esta razón las personas consumen crónicamente analgésicos para el dolor, los cuales tienen efecto en todo el cuerpo, no solo en el sitio de dolor, y esto es perjudicial para el cuerpo, ya que puede causar efectos adversos en cualquier parte del cuerpo. Se ha desarrollado un dispositivo que es implantado cerca de la columna para la administración de la terapia contra el dolor y este es controlado eléctricamente (Amanda Jonsson, 2015)

CONCLUSIÓN

Es posible mencionar de manera general que el uso de la tecnología en la Medicina ha sido un desarrollo de los más importantes, debido a que es aplicable a todos los campos de la medicina, sin excepción.

Alrededor del mundo estamos en los primeros pasos para la implementación de los dispositivos que miden los parámetros de salud en el individuo, mismos que además de mejorar la vigilancia y detectar problemas de manera rápida y efectiva, ayudarán a tener una mejor recuperación del paciente.

De la misma manera, el hecho de investigar e impulsar el desarrollo de instrumentos tecnológicos, es con el objetivo de que el paciente sufra lo menos posible en cuestión de dolor o cuidados posteriores a algún tratamiento, debido a que el principal temor del paciente es el dolor y la incertidumbre.

Con la utilización de estos dispositivos, se planea también que se optimice la obtención de los resultados de pruebas que ayudarán a fortalecer el diagnóstico hecho por el médico, debido a que uno de los inconvenientes que se tienen al tener que acudir a una institución de salud o laboratorio, es la disposición de tiempo, que en ocasiones hace que la historia natural de la enfermedad continúe su rumbo y avance al siguiente estadio, mismo que podría ser evitado por el diagnóstico oportuno.

BIBLIOGRAFÍA


Amanda Jonsson, Z. S. (2015). Therapy using implanted organic bioelectronics. Science Advances, 6.

Dae-Hyeong Kim, N. L.-S.-H. (2011). Epidermal Electronics. Science, 8.

Flurin Stauffer, M. T. (2018|). Skin Conformal Polymer Electroder for Clinical ECG and EEG Recordings. Advanced Healthcare, 10.

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Gregor Schwartz, B. C.-K. (2013). Flexible polymer transistors with high pressure sensitivity for application in electronic skin and health monitoring. Nature, 8.

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Jin Hwa Ryu, S. B.-B.-H.-Y. (2017). Integrated Flexible Electronic Devices Based on Passive Alingment for Physiological Measurement. Sensor (Basel, Switzerland), 8.

Jingqing Zhang, M. P.-H. (2013). Molecular recognition using nanotube-adsobed plymer phases: nanotube antibodies. Nature Nanotechnology, 19.

Kunkun Wu, Z. L.-R. (2018). Flexible and compressible Temperature Sensors Based on Hierarchically Buckled Carbon Nanotube/Rubber Bi-Sheath-Core Fibers. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 6.

Martin Kalterbrunner, T. S.-G. (2013). An ultra-lightweight design for imperceptible plastic electroni. Nature, 8.

Michael Drack, I. G. (2015). An imperceptible Plastic Electronic Wrap. Advanced Materials, 7.

Nicole M Iverson, P. W. (2013). In Vivo Biosensing Via Tissue Localiable Near Infrared Fluorescent Single Walled Carbon Nanotubes. Nature Nanotechnology, 15.

Sheng Xu, Y. Z.-I. (2014). Soft Microfluidic Assemblies of Sensor, Circuits, and Radios for the Skin. Science, 6.

Susanita Carvajal, S. N. (2018). Disposable InkJet-Printed Electrochemical Platform for Detection of Clinically Relevant HER-2 Breast Cancer Biomarker. Biosensors & Bioelectronics, 12.

Woo-Hong Yeo, Y.-S. K. (2013). Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin. Advanced Materials, 6.

Yunzhou Shi, M. M.-G. (2018). Soft, stretchable, epidermal sensor with integrated electronics and photochemistry measuring personal UV exposures. PLOS ONE, 15.

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