Biosensores inteligentes, un nuevo escenario de salud

Sin embargo, la mayoría de los dispositivos existentes carecen de la flexibilidad para adaptarse al movimiento humano o solo pueden medir un biomarcador a la vez. La naturaleza compleja y dinámica de la fisiología humana exige biosensores multifuncionales y mecánicamente robustos.

Debido a estos desafíos, existe una creciente necesidad de sistemas elásticos y respetuosos con la piel, capaces de monitorizar con precisión múltiples indicadores fisiológicos en condiciones reales de alto estrés.

En marzo de 2025, investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen, la Universidad de Fudan y la Universidad Tecnológica de Delft publicaron (DOI: 10.1016/j.esci.2024.100327) un estudio en eScience que revela un avance en el diseño de sensores portátiles. Presentaron un novedoso electrodo híbrido basado en microestructura que combina flexibilidad ondulada con alivio de tensión de microfisuras.

Esta innovación permite a los biosensores rastrear el pH, las concentraciones de iones (Ca²⁺, Na⁺, K⁺) y las señales EMG en la piel humana, incluso bajo tensión significativa. Su trabajo allana el camino para dispositivos portátiles que son tanto mecánicamente resilientes como funcionalmente ricos.

El equipo diseñó el HMS que integra ondulaciones similares a ondas y formaciones de microfisuras en electrodos de oro sobre un sustrato flexible. Las simulaciones mecánicas mostraron que las microfisuras en los picos y valles de la estructura ondulada ayudan a distribuir la tensión uniformemente, previniendo el fallo del electrodo durante la tensión repetida.

Estos electrodos basados ​​en HMS demostraron conductividad estable después de 5,000 ciclos de estiramiento del 60 por ciento. Para permitir la multifuncionalidad, los investigadores funcionalizaron los electrodos con PEDOT:PSS y polianilina (PANI), lo que permite la detección selectiva de iones y niveles de pH, respectivamente.

Encapsulados en películas ultrafinas de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), los biosensores se mantuvieron operativos y precisos durante toda la deformación física. En pruebas reales, un voluntario usó el sensor integrado durante una carrera de 20 minutos, durante la cual el dispositivo registró con éxito las fluctuaciones de iones del sudor y la actividad muscular en tiempo real.

En comparación con los dispositivos convencionales, estos biosensores HMS ofrecen mayor elasticidad, fidelidad de señal y monitorización multiparamétrica, satisfaciendo así las crecientes demandas de las tecnologías de salud digital.

“Este diseño de microestructura híbrida es revolucionario para la tecnología de salud portátil. Hemos superado la brecha existente entre la flexibilidad mecánica y la detección multifuncional.

“Al combinar la elasticidad con la captura estable de señales, nuestros biosensores pueden adaptarse a los movimientos del cuerpo a la vez que proporcionan datos fisiológicos completos y en tiempo real. Esto abre nuevas posibilidades para el seguimiento continuo de la salud en el deporte, el ámbito clínico y la vida cotidiana”, dijo el profesor Zhiyuan Liu, autor principal del estudio.

Estos biosensores basados ​​en HMS están a punto de revolucionar el futuro de la monitorización de la salud portátil. Al proporcionar datos fiables de múltiples señales, incluso durante el esfuerzo físico, pueden ayudar a detectar la deshidratación, los desequilibrios electrolíticos o la fatiga muscular en atletas, pacientes o trabajadores en tiempo real.

El diseño delgado y suave del sistema también permite una integración perfecta en la ropa o parches cutáneos. De cara al futuro, los investigadores buscan mejorar la transpirabilidad, la escalabilidad y la integración del dispositivo con plataformas inalámbricas.

A medida que la medicina personalizada y las tecnologías de salud digital continúan evolucionando, biosensores extensibles como estos podrían convertirse en herramientas indispensables para una atención médica proactiva y basada en datos.