Desarrollado una forma rápida y económica de crear parches médicos que llevan «ventosas adhesivas miniaturizadas, (AMOS, por sus siglas en inglés).
La impresión 3D híbrida ayuda a crear texturas adhesivas para un bioparche (que monitorea la salud )altamente adhesivo y reutilizable.
Un parche médico reutilizable que utiliza ventosas similares a las de un pulpo para adherirse a la piel puede monitorear una variedad de signos vitales y podría poner fin a las lesiones en la piel causadas por los parches adhesivos tradicionales, incluidas la inflamación de la piel, las lesiones por tensión, las ampollas y los desgarros.
Es especialmente para personas con piel delicada (por ejemplo, neonatos, bebés y ancianos) o piel irritada.
“El parche está diseñado para quitárselo fácilmente sin causar molestias ni dolor, a diferencia de los parches adhesivos convencionales”, afirma Nazek El-Atab, quien dirigió el equipo que lo desarrolló.
“Nuestro objetivo es desarrollar un dispositivo integral, versátil y que se adhiera a la piel y pudiendo revolucionar las tecnologías de diagnóstico y monitoreo de la salud portátiles”.
Los médicos utilizan habitualmente parches adhesivos para fijar dispositivos médicos a los pacientes.
Estos dispositivos pueden registrar, por ejemplo, la frecuencia cardíaca o la respuesta muscular, o administrar medicamentos vitales a través de la piel.
Muchos parches se basan en adhesivos químicos, pero estos pegamentos pueden provocar una serie de efectos secundarios en la piel.
Los nuevos parches son flexibles, biocompatibles y transpirables, y llevan un electrodo que puede monitorear varios tipos de bioseñales.
Las arquitecturas bioinspiradas que se encuentran en animales acuáticos, anfibios y algunos insectos han desarrollado repetidamente dos estrategias de adhesión primarias que pueden ser imitadas por adhesivos para la piel: adhesión similar al pegamento (es decir, secreción bioadhesiva), y adhesión impulsada por presión (es decir, mecanismo de succión).
Otros parches de inspiración biológica que se adhieren mediante mecanismos de succión suelen enfrentarse a desafíos en lo que respecta a la fabricación: las técnicas tradicionales de nano/microfabricación limitan la flexibilidad y versatilidad de fabricación necesarias para producirlos.
Por lo general, estos adhesivos presentan pequeños huecos o crestas que se miden en millonésimas o incluso milmillonésimas de metro, por lo que puede resultar costoso fabricar materiales con estas estructuras finamente detalladas.
Además, es posible que solo sean eficaces en determinados tipos de superficie de la piel.
El parche AMOS supera estas limitaciones mediante el uso de un método rápido de impresión 3D híbrida, explica Alsharif.
Los investigadores descubrieron que una técnica de impresión 3D llamada estereolitografía podría ofrecer la precisión que necesitaban para fabricar los parches AMOS.
El método utiliza un láser ultravioleta para construir con precisión un molde de resina que contiene pequeñas cúpulas y líneas onduladas.
Luego utilizan ese molde para crear un parche AMOS a partir de un polímero biocompatible llamado polidimetilsiloxano (PDMS), que tiene cierta adherencia inherente.
Después de probar parches con ventosas de diferentes tamaños y varios patrones, descubrieron que las ventosas de 200 micrómetros de ancho ofrecían la mayor adherencia.
Mientras tanto, las ranuras onduladas del parche ayudan a que la humedad escape de la piel, lo que garantiza que el material sea altamente transpirable.
«Cuando el parche se presiona ligeramente sobre la piel, las ventosas crean un vacío, lo que proporciona una adhesión segura incluso en diversas condiciones de la piel, como superficies secas, húmedas o con vello», dice Alsharif.
Este modo de adhesión también permite volver a aplicar el mismo parche una y otra vez, lo que lo hace útil para el control de la salud a largo plazo.
Los investigadores colocaron el parche con electrodos, lo hicieron en el pecho velludo de un voluntario masculino mientras montaba en bicicleta estática y utilizaron el dispositivo para monitorear las señales del electrocardiograma (ECG) del sujeto.
El mismo parche también podría colocarse en diferentes partes del cuerpo para registrar electromiogramas (EMG), que miden la respuesta muscular, y electrooculogramas (EOG) para monitorear los movimientos oculares.
El equipo también pudo «probar» el parche en el científico computacional y profesor asociado de la KAUST Matteo Parsani. El profesor, usó el parche para monitorear varias bioseñales en su viaje de 30 días en bicicleta manual Athar: East to West a través del reino, una distancia de más de 3000 km.
“La versatilidad del parche AMOS le permite funcionar de manera eficaz en distintos tipos de mediciones de bioseñales de manera simultánea, lo que demuestra su amplia aplicabilidad y eficiencia en aplicaciones biomédicas”, afirma Alsharif.
“También se puede reutilizar varias veces sin una pérdida significativa de adherencia”.
Los investigadores pretenden ahora aplicar los parches AMOS a otras mediciones, como la temperatura, la glucosa y los niveles de estrés.
La integración de la impresión 3D por estereolitografía (SLA) introduce una nueva dimensión de personalización para las estructuras de parches y la escritura directa con tinta (DIW) para la creación de patrones de electrodos.
La impresión 3D se ha convertido en una parte integral del avance de los dispositivos que se adhieren a la piel, lo que proporciona capacidades de personalización rápida y rentable
Este enfoque de fabricación híbrida, que utiliza impresoras 3D estándar, proporciona un proceso simplificado y versátil para diseñar estructuras adhesivas a microescala para tecnologías de fijación a la piel de próxima generación.
“Planeamos realizar ensayos clínicos exhaustivos para validar su eficacia en aplicaciones médicas del mundo real”, afirma El-Atab.
El equipo también está colaborando con otros grupos de investigación para ampliar la gama de aplicaciones del parche AMOS en otras tecnologías de salud portátiles, dice El-Atab.
