Un nuevo chip alimentado con casta ofrece control de la vitalidad en tiempo efectivo

Los trastornos metabólicos, como la diabetes y la osteoporosis, están aumentando en todo el mundo, especialmente en los países en exposición.

El dictamen de estos trastornos suele ser un investigación de casta, pero oportuno a que la infraestructura de atención médica existente en áreas remotas no puede soportar estas pruebas, la mayoría de las personas no son diagnosticadas ni reciben tratamiento. Los métodos convencionales además implican procesos invasivos y que requieren mucha mano de obra que tienden a consumir mucho tiempo y hacen que el monitoreo en tiempo efectivo sea inviable, particularmente en entornos de la vida efectivo y en poblaciones rurales.

Investigadores de la Universidad de Pittsburgh y del Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh están proponiendo un nuevo dispositivo que utiliza casta para ocasionar electricidad y calibrar su conductividad, abriendo puertas a la atención médica en cualquier lado. Su artículo, “Dispositivo de laboratorio en un chip con nanogeneradores milifluídicos para la monitorización de la conductividad eléctrica de la casta a depreciación frecuencia”, se publicó en Materiales avanzados.

“A medida que los campos de la nanotecnología y los microfluidos continúan avanzando, existe una oportunidad cada vez viejo de desarrollar dispositivos de laboratorio en un chip capaces de pasar las limitaciones de la atención médica moderna”, afirmó Amir Alavi, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental en Escuela de Ingeniería Swanson de Pitt.

“Estas tecnologías podrían potencialmente mudar la atención médica al ofrecer diagnósticos rápidos y convenientes y, en última instancia, mejorar los resultados de los pacientes y la efectividad de los servicios médicos”.

La conductividad eléctrica de la casta es una métrica valiosa para evaluar diversos parámetros de vitalidad y detectar afecciones médicas.

Esta conductividad está gobernada predominantemente por la concentración de electrolitos esenciales, en particular iones de sodio y cloruro. Estos electrolitos son parte integral de una multitud de procesos fisiológicos y ayudan a los médicos a determinar un dictamen.

“La casta es básicamente un entorno a cojín de agua que tiene varias moléculas que conducen o impiden las corrientes eléctricas”, explicó el Dr. Alan Wells, director médico de los Laboratorios Clínicos de UPMC, vicepresidente ejecutor de la Sección de Medicina de Laboratorio de la Universidad de Pittsburgh y UPMC. y Thomas Gill III, Profesor de Patología, Cátedra de Medicina Pitt, Unidad de Patología.

“La azúcar, por ejemplo, es un conductor eléctrico. A través de estas mediciones podemos ver cómo afecta a la conductividad, lo que nos permite hacer un dictamen en el acto”.

A pesar de su energía, el conocimiento de la conductividad de la casta humana es circunscrito oportuno a los desafíos de medición, como la polarización de los electrodos, el comunicación circunscrito a muestras de casta humana y las complejidades asociadas con el mantenimiento de la temperatura de la casta. Contar la conductividad a frecuencias inferiores a 100 Hz es particularmente importante para obtener una comprensión más profunda de las propiedades eléctricas de la casta y los procesos biológicos fundamentales, pero es aún más difícil.

Un laboratorio de faltriquera

El equipo de investigación propone un progresista dispositivo de laboratorio en un chip con nanogenerador milifluídico portátil capaz de calibrar casta a bajas frecuencias. El dispositivo utiliza casta como sustancia conductora internamente de su nanogenerador triboeléctrico integrado, o TENG. El sistema TENG basado en casta propuesto puede convertir la energía mecánica en electricidad mediante triboelectrificación.

Este proceso implica el intercambio de electrones entre materiales en contacto, lo que resulta en una transferencia de carga. En un sistema TENG, la transferencia de electrones y la separación de carga generan una diferencia de voltaje que impulsa la corriente eléctrica cuando los materiales experimentan movimientos relativos como compresión o deslizamiento.

El equipo analiza el voltaje generado por el dispositivo en condiciones de carga predefinidas para determinar la conductividad eléctrica de la casta. El mecanismo de autoalimentación permite la miniaturización del nanogenerador de casta propuesto. El equipo además utilizó modelos de IA para estimar directamente la conductividad eléctrica de la casta utilizando los patrones de voltaje generados por el dispositivo.

Para comprobar su precisión, el equipo comparó sus resultados con una prueba tradicional que resultó exitosa. Esto abre la puerta a transigir las pruebas al lado donde vive la parentela. Adicionalmente, los nanogeneradores alimentados por casta son capaces de funcionar en el cuerpo dondequiera que haya casta, lo que permite realizar diagnósticos autoalimentados utilizando la química sanguínea tópico.