Crean un anillo inteligente que mide glucosa y otros biomarcadores en la transpiración

Los anillos inteligentes que hoy se comercializan registran signos físicos como la frecuencia cardíaca, la temperatura de la piel o los patrones de sueño. Son herramientas útiles para el bienestar general, pero tienen un límite claro: no capturan lo que ocurre a nivel molecular en el organismo. Esa brecha entre la información biofísica y la bioquímica fue el punto de partida de un nuevo desarrollo que amplía lo que un anillo portátil puede detectar.

Un equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego diseñó y probó lo que describe como el primer anillo inteligente completamente integrado para el monitoreo bioquímico continuo en la vida cotidiana.

El dispositivo, denominado CHARM —siglas en inglés de Continuous Health Analyzing Ring Module— puede medir simultáneamente hasta cuatro biomarcadores químicos a partir de la transpiración extraída de forma pasiva del dedo. Los resultados del trabajo se publicaron en la revista Nature Communications.

El estudio muestra que un anillo del tamaño y la comodidad de los modelos comerciales puede ir más allá de los datos físicos y ofrecer información molecular en tiempo real sobre glucosa, cetonas, ácido úrico, ácido ascórbico, lactato y alcohol —aunque de a cuatro a la vez—, todo ello sin necesidad de ejercicio ni estimulación eléctrica para inducir el sudor.

El dispositivo apunta a personas con diabetes, deportistas y quienes buscan un seguimiento más detallado de su alimentación y metabolismo en la vida cotidiana.

Cómo extrae sudor sin esfuerzo

El desafío técnico era acceder al sudor del dedo de manera continua y sin que el usuario realice ninguna actividad especial. La solución fue un hidrogel osmótico, un material polimérico blando que, al estar en contacto con la piel, genera una diferencia de presión que arrastra la transpiración hacia la superficie desde debajo de la piel. El mecanismo es análogo al proceso por el cual el agua del suelo asciende hacia las hojas de las plantas.

“Los anillos comerciales solo brindan información biofísica, pero carecen de información molecular sobre marcadores bioquímicos que ofrece una visión más profunda del estado de salud de una persona”, afirmó Tamoghna Saha, investigador posdoctoral en el laboratorio de Joseph Wang y primer autor del estudio, según el comunicado de la universidad.

El sudor captado por el hidrogel recorre un microcanal de papel —una especie de canal microscópico hecho de capas de papel apiladas dentro del anillo— hasta llegar a una batería de sensores.

Cada uno de ellos funciona como un pequeño detector químico: reconoce una sustancia distinta en el líquido y convierte esa presencia en una señal eléctrica, de la misma manera en que un termómetro digital traduce el calor en un número en pantalla. Esa señal viaja al circuito del anillo, que la procesa y la envía de forma inalámbrica al celular.

Las pruebas mostraron que la extracción por ósmosis —el mecanismo de presión que atrae el sudor desde la piel hacia el hidrogel— genera una velocidad de flujo 85% mayor que la transpiración espontánea, y ese ritmo se sostuvo de forma estable durante 10 horas consecutivas en todos los dedos de la mano.

Un anillo con batería, sensores y Bluetooth

El reto de la miniaturización fue igual de exigente. CHARM pesa 5,1 gramos y tiene un diámetro externo de 3 cm —similar al de un anillo de uso cotidiano—. Está formado por dos mitades semicirculares unidas por una bisagra: la izquierda aloja el sistema de extracción de sudor y los sensores, y la derecha contiene la batería y la electrónica.

La batería es una celda recargable de zinc y óxido de plata, impresa sobre una lámina flexible que se adapta a la curvatura del anillo. Puede alimentar el sistema durante más de 12 horas seguidas.

El circuito que controla los sensores y envía los datos es más pequeño que una moneda de 10 centavos y pesa menos que un clip de papel. Toda la información viaja de forma inalámbrica al teléfono del usuario a través de Bluetooth.

“Una integración de este tipo en la pequeña superficie de un anillo es extraordinaria”, señaló Joseph Wang, profesor del Departamento Aiiso Yufeng Li Family de Ingeniería Química y Nanoingenería de la Facultad Jacobs de Ingeniería de la Universidad de California en San Diego**,** según el comunicado institucional.

Validación con personas sanas y con diabetes tipo 1

El sistema fue probado en personas sanas y en sujetos con diabetes tipo 1, la forma de la enfermedad en la que el páncreas no produce insulina. En este grupo, el seguimiento simultáneo de glucosa y cetonas permite evaluar el riesgo de cetoacidosis diabética, una complicación grave que ocurre cuando el organismo descompone grasas de forma acelerada ante la falta de insulina y acumula cuerpos cetónicos en sangre.

Las lecturas de glucosa tuvieron un margen de error promedio de 13,72% respecto de los medidores de sangre comerciales, y ninguna habría llevado a una decisión médica incorrecta. Para el resto de los biomarcadores —cetonas, lactato, alcohol y ácido úrico—, los valores del anillo siguieron de cerca los registros sanguíneos.

El comunicado de la universidad destacó que el anillo puede establecer factores de calibración personalizados que se mantienen estables durante aproximadamente dos meses, lo que elimina la necesidad de recalibraciones frecuentes con pinchazos en los dedos.

“Un anillo que captura información molecular dinámica en tiempo real sería útil para tomar decisiones informadas sobre salud, dieta y estilo de vida. Por ejemplo, la capacidad del anillo de rastrear glucosa y cetonas de manera continua y simultánea beneficiaría enormemente la dosificación óptima de insulina en el manejo de la diabetes”, afirmó Wang.

Las limitaciones del prototipo

El estudio también señala limitaciones del prototipo actual: el diseño no es impermeable, la validación en cohortes clínicas amplias está pendiente y el monitoreo de varios días requerirá avances adicionales en ingeniería de hidrogeles y en las interfaces de los sensores para resistir la bioincrustación.

Los investigadores indicaron en el estudio que en futuras versiones se prevé incorporar mediciones de signos vitales mediante el desarrollo de anillos híbridos quimio-físicos.