Biosensores en el Monitoreo de la Salud Humana

Hoy en día, el diseño y el desarrollo de biosensores portátiles en el control de la salud humana y la medicina personalizada han atraído una atención significativa. Los biosensores portátiles (WBS) son dispositivos electrónicos portátiles que integran sensores con el cuerpo humano en parches, guantes, ropa e implantes, realizando detección, registro y cálculo de datos in vivo utilizando dispositivos móviles o portátiles, asegurando una retroalimentación bidireccional entre médicos y pacientes. Estos dispositivos también permiten la cuantificación no invasiva y en tiempo real de varios marcadores bioquímicos en los fluidos corporales humanos, como la saliva, el sudor, la piel y las lágrimas.

Con la innovación y los avances en la ciencia de los materiales y el desarrollo en la ingeniería mecánica y las tecnologías de comunicación inalámbrica, se han desarrollado y empleado varios dispositivos portátiles para el procesamiento y análisis simultáneos de biomarcadores para mejorar la gestión de la atención médica. Se espera que la venta del mercado de tecnología portátil aumente a $ 70 mil millones para 2025 por su facilidad de uso.

Un biosensor es una composición de dos unidades funcionales básicas, a saber, un "elemento de biorecoquización o biorreceptor" (enzima, anticuerpo, ADN, ácido nucleico, péptido, etc.) y un transductor fisicoquímico de efectos ópticos, electroquímicos, piezoeléctricos y térmicos. escribe. El biorreceptor es responsable del reconocimiento selectivo del analito objetivo y el transductor es responsable de convertir un evento de reconocimiento de Biore en una señal medible. Además, el avance en las tecnologías de biosensores ha allanado el camino para comenzar a mejorar los biosensores portátiles modernos para el monitoreo no invasivo en aplicaciones biomédicas y de atención médica.

La característica de los sensores biofísicos portátiles es la del contacto con la piel para proporcionar una medición en tiempo real de parámetros biofísicos como la presión arterial, la frecuencia cardíaca y la temperatura que poseen valores significativos en aplicaciones de atención médica; Estos sensores biofísicos están disponibles en el mercado y son ampliamente utilizados por los consumidores. Por otro lado, teniendo en cuenta que los biosensores bioquímicos aún no se comercializan a pesar de poseer un potencial importante, es difícil detectar el analito de interés.

De fundamental importancia es la cuestión de que los biosensores portátiles están directamente expuestos al cuerpo humano; por lo que se espera que no suponga ningún tipo de riesgo adicional para la salud de la vida humana. Por lo tanto, es fundamental que el biosensor portátil sea biocompatible para evitar una respuesta inmunitaria, lo que hace que los materiales biocompatibles sean preferibles para los sensores portátiles inteligentes.

Parches epidérmicos como monitorización de biomarcadores metabólicos

La integración de dispositivos portátiles en los servicios de salud personalizados ha ganado una atención significativa recientemente. Los dispositivos portátiles se pueden clasificar en accesorios portátiles (como relojes, guantes, etc.), telas portátiles (camisetas, calcetines, zapatos), hardware portátil (gafas y cascos) y dispositivos sensoriales para el control de la salud. Con dispositivos miniaturizados integrados y avances en tecnologías (microelectrónica y comunicación inalámbrica), los sensores bioquímicos portátiles se han integrado profundamente y se han convertido en una parte integral de nuestras vidas; sin embargo, se necesita más desarrollo en el futuro.

Entre los dispositivos portátiles, merecen atención los parches epidérmicos, desarrollados de forma flexible y basada en microfluidos para el análisis en tiempo real de muestras de sudor. Este sensor está construido sobre un sustrato de plástico flexible integrado con un microfluido de canal en espiral especial integrado con sensores selectivos de iones; este sistema interactúa con el componente de detección y puede analizar el sudor con una tecnología de placa de circuito impreso (PCB). El sensor podría monitorear potencialmente la concentración de iones (H, Na, K, Cl+++−) y la tasa de sudoración, lo que facilita aún más el monitoreo de las condiciones clínicas y fisiológicas humanas mediante el uso de parámetros de sudoración. Además, todavía hay margen para mejorar la resolución temporal de los sensores, lo que podría permitir una mayor facilidad y productividad en la fabricación.

Recientemente se ha desarrollado un nuevo proyecto en el que se han inmovilizado anticuerpos específicos de cortisol (MX210 Ab) sobre una superficie nanoestructurada extensible y conformable con detección impedimétrica. Con un nivel de concentración de anticuerpos optimizado, el parche ofrece un límite de detección de 1,0 pg mL−1 con un rango de detección de hasta 1 μg mL−1. La nanoestructura Au 3D como electrodo de trabajo permite la mayor sensibilidad, incluso si el sensor tiene el límite de inestabilidad del complejo Ag-Ab sin reproducibilidad. Para superar la preocupación anterior de inestabilidad, se desarrolló un polímero artificial de huellas dactilares moleculares (MIP) sintetizado por la reacción de copolimerización para la detección de cortisol; Los MIP poseen una mayor selectividad contra el cortisol como patrón, reversibilidad, robustez y reproducibilidad. El mismo grupo de