¿Necesitas un glucómetro? Tu teléfono podría ser la solución pronto

De la brújula del teléfono al glucómetro

Monitoring health metrics like glucose levels is often required in many health conditions. This usually requires either lab tests or expensive dedicated medical devices.

El monitoreo de métricas de salud como los niveles de glucosa a menudo es necesario en muchas condiciones médicas. Esto generalmente requiere pruebas de laboratorio o dispositivos médicos dedicados y costosos.

Esto podría cambiar gracias a la reutilización de partes del ahora omnipresente smartphone, según un artículo científico publicado por investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, EE. UU., titulado “Medición cuantitativa y de alta sensibilidad de analitos líquidos usando la brújula de un smartphone.”.

Descubrieron una forma de reutilizar la brújula magnética incorporada en el smartphone como un dispositivo médico capaz de medir glucosa o pH.

Esta innovadora adaptación de un smartphone se basa en un hidrogel, un material poroso que se hincha al sumergirse en agua. Los investigadores Mark Ferris y Gary Zabow crearon un hidrogel de diseño personalizado con diminutas partículas magnéticas incrustadas en él.

Este hidrogel fue diseñado para reaccionar a cambios en la concentración de glucosa o pH (acidez) encogiéndose o expandiéndose. Se logró creando 2 capas de hidrogel, cada una cambiando de tamaño a una velocidad diferente en respuesta al pH o la glucosa.

Este cambio de tamaño desplaza las partículas magnéticas más cerca o más lejos de la brújula del teléfono, lo que puede medirse fácilmente con el teléfono.

Fuente: NIST

Tanto la glucosa como el pH son métricas importantes en una amplia gama de enfermedades, incluida la diabetes. El método logró una sensibilidad impresionante, detectando cambios tan bajos como unos pocos millonésimos de mol (la unidad científica para una cierta cantidad de átomos o moléculas en una sustancia), mucho por debajo de la precisión requerida para un diagnóstico adecuado.

El hidrogel puede ponerse en contacto con el smartphone mediante un simple clip de plástico, y la variación del campo magnético puede medirse a través de una aplicación sencilla. Además, el clip de plástico podría incluso ser impreso en 3D.

Fuente: Nature

Ventajas clave de los glucómetros para teléfonos

En sí mismo, este método de medición no proporciona una medida técnicamente más precisa de la glucosa o el pH. Pero aporta algunas ventajas clave:

• Costos: Con los smartphones ya disponibles, se elimina la necesidad de un dispositivo médico dedicado y personalizado.
  • Además, los hidrogeles como el utilizado aquí son económicos y fáciles de fabricar a escala. Esto debería mantener bajo el costo del “cartucho” para medir glucosa. El investigador estimó los costos de los actuadores de hidrogel para la medición de glucosa en $0.16 y para pH en $0.03.
• También no requiere otra fuente de energía, lo que lo convierte en una herramienta de medición ideal en cualquier situación, desde el hogar hasta la oficina, etc.
• Como los smartphones ya están equipados con conectividad, pueden comunicar datos médicos directamente a médicos o a una aplicación de salud, proporcionando datos directos a los sistemas de salud digitales sin costos adicionales.
• La extrema sensibilidad del método puede permitir el uso de una muestra muy pequeña, haciendo que el método de medición sea menos invasivo.

En conjunto, esto podría cambiar radicalmente la vida diaria de millones de pacientes, al tiempo que mejora el monitoreo y la calidad de los datos digitales sobre métricas de salud clave.

Fuente: Unsplash

¿Qué sigue?

Regulación

Esta innovación debe convertirse en un método de medición de glucómetro fácil de usar, que necesitará ser probado por profesionales médicos y validado por agencias de seguridad sanitaria como la FDA.

Aunque esto podría ser más una cuestión regulatoria que técnica, probablemente requerirá tiempo y dinero.

También será necesario desarrollar un software dedicado y una aplicación ergonómica correspondiente capaz de convertir la medición magnética en medición de glucosa, y que será validada igualmente por médicos y agencias regulatorias.

Fuente: Unsplash

Finalmente, cualquier intercambio de los datos médicos deberá realizarse de manera que garantice un almacenamiento seguro y confidencial de dichos datos. Cualquier integración con otras aplicaciones de monitoreo de salud o comunicación con profesionales de la salud enfrentará los mismos requisitos.

Más mediciones de salud

La glucosa y el pH se utilizaron en este estudio como prueba de concepto por los investigadores, pero muchas otras métricas biológicas podrían medirse de la misma manera.

Por ejemplo, la sensibilidad extremadamente alta significa que la glucosa también podría medirse en saliva, que está mucho menos concentrada que en sangre. Combinado con la facilidad de uso de un smartphone, esto haría la medición mucho menos invasiva que cualquier glucómetro actual.

El método también podría usarse para otras moléculas.

Por ejemplo, la histamina suele medirse mediante análisis de laboratorio sofisticados y requiere una recolección de orina de 24 horas, pero podría medirse en casa mediante este nuevo método.

Esto también podría usarse con una fórmula de hidrogel dedicada que incorpore grupos de unión al analito. Esto podría hacer que el hidrogel reaccione a objetivos relevantes como sodio, potasio, lactato y enzimas.

Fuente: Unsplash

Diseño mejorado del detector de hidrogel

Las losas de hidrogel bi-capa uniformes propuestas en este estudio son solo una de las opciones para diseñar una herramienta de medición con hidrogel.

Los investigadores proponen alternativas como “un movimiento de pandeo con un hidrogel fijado en dos extremos, en lugar de solo en uno, que podría mejorar la estabilidad”.

Un movimiento de torsión del hidrogel puede permitir que la dirección del campo cambie de negativa a positiva, duplicando el cambio total de señal posible y aumentando el rango dinámico si se rastrea la cantidad de veces que la dirección del campo cambia entre cada giro de 180° del actuador de hidrogel.

Garantizar que el sistema detecte interferencias y contaminantes que puedan alterar la medición también será importante.

Asegurar que el hidrogel tenga una larga vida útil también será imprescindible para el eventual éxito comercial.

Convertir teléfonos en herramientas de análisis químico

Otra aplicación de este descubrimiento es ir más allá de medir parámetros biológicos. La medición del pH, por ejemplo, es útil en una muestra de sangre, pero también puede ser útil para medir el pH del agua o del suelo.

Esto podría convertir este sistema en una alternativa poderosa a las tiras de prueba de pH usadas para pruebas de campo, ofreciendo al mismo tiempo la precisión de medición de un medidor de banco de mil dólares a una fracción del costo.

El hidrogel también podría diseñarse para responder a otros estímulos químicos y físicos como la luz, la fuerza iónica y la temperatura.

Se prevén aplicaciones potenciales para la cuantificación doméstica de niveles de contaminantes químicos en agua potable, para pruebas de alimentos de otros líquidos opacos como jugo de naranja, leche, café, vino o sopas, y para análisis medioambientales, como el análisis de aguas de lago o arroyo potencialmente turbias en lugares remotos.

¿Lectura de ADN basada en smartphone?

En el futuro, incluso podemos imaginar hidrogel que utilice técnicas avanzadas de direccionamiento, como polímeros moldeados molecularmente y secuencias de ácidos nucleicos complementarias. Esto le daría al hidrogel la capacidad de reaccionar a proteínas específicas y secuencias de ADN.

Así, los smartphones podrían entonces ser capaces de detectar patógenos en el aire o el agua, reemplazando pruebas costosas y generadoras de residuos como las pruebas de Covid utilizadas durante la pandemia.

Monitoreo continuo

Este estudio ilustra cómo los smartphones y el IoT (Internet de las Cosas) en general probablemente revolucionarán la forma en que manejamos las mediciones médicas y químicas en el futuro.

Llevamos siempre en nuestros bolsillos un dispositivo electrónico complejo con herramientas analíticas extremadamente sensibles incorporadas, que pueden reutilizarse para nuevas aplicaciones.

La medición de glucosa probablemente será una de las primeras, pero podemos imaginar fácilmente un futuro en el que solo necesitemos colocar una gota de saliva o soplar sobre nuestro smartphone, y este nos proporcione datos bioquímicos, detección de patógenos, advertencias de contaminación, etc.

Empresas de IoT y sensores de salud

1. Koninklijke Philips N.V.

Philips es una conocida marca de electrónica de consumo (afeitadoras, cepillos de dientes eléctricos), igualmente activa en el sector sanitario. Fue la número 1 en presentación de patentes MedTech en Europa en 2022.

Está activa en productos médicos conectados, desde wearables hasta imágenes, respiradores o robots médicos. La empresa también está activa en semiconductores (incluida la tecnología maglev) y en alta tecnología/robótica/automatización.

Los wearables de Philips cubren métricas cardíacas, respiratorias y de actividad. Sus sensores pueden integrarse en relojes inteligentes, monitores de salud, parches médicos y rastreadores de actividad.

En cuanto a wearables, Philips favorece una solución de asociación, donde desarrolla para terceros “sus” dispositivos médicos IoT (Internet de las Cosas) conectados totalmente compatibles con el resto de las soluciones de Philips. En ese contexto, ofrece a sus clientes prototipado, asesoría regulatoria, desarrollo de producto de extremo a extremo y producción a escala industrial.

La empresa quiere crear un entorno de salud digital totalmente integrado, donde los sensores coincidan con los dispositivos, y luego usar múltiples soluciones de conectividad para integrarse en la solución Philips HealthSuite Cloud y permitir análisis de datos profundos.

Fuente: Philips

Debido a que Philips tiene una historia de establecer asociaciones de amplio alcance en la medición de salud e integrar los datos en SaaS de salud, podría estar en una posición privilegiada para integrar también datos de glucosa y pH basados en smartphones.

2. Garmin Ltd.

Garmin es líder en electrónica para exteriores, con una oferta inicial de herramientas GPS y de navegación (automóviles, mar y aviones), ahora ampliada al monitoreo de fitness y salud.

El fitness representa el 23 % de los ingresos de la empresa y el 10 % del beneficio operativo, impulsado principalmente por los relojes inteligentes. Ha enviado 15 millones de dispositivos en 2022.

Fuente: Garmin

Garmin ofrece un ecosistema completo de datos de salud para investigadores, ayudando en campos como la investigación sobre el sueño, la depresión, los tratamientos contra el cáncer, la salud de la mujer, o incluso la conducción somnolienta.

Garmin puede que no sea un gigante tecnológico, pero está centrado al máximo en el objetivo de exteriores y fitness, generando la mitad de sus ingresos además de la navegación. Este sector también es la principal área de crecimiento para la empresa, y es probable que el segmento se convierta en la principal fuente de ingresos en el futuro.

Es probable que los usuarios de Garmin conscientes de la salud estén interesados en monitorear más parámetros de salud gracias a las mediciones basadas en hidrogel.

Esto puede convertirse en una oportunidad para empresas como Garmin, de 2 maneras diferentes:

• Utilizar una brújula preexistente o integrar un magnetómetro en su dispositivo para permitir que las mediciones basadas en hidrogel se integren en sus dispositivos.
• Conectar sus dispositivos al smartphone para proporcionar una forma integrada de visualizar los datos de salud tanto del smartphone como de los dispositivos Garmin.

La reputación de Garmin por productos exteriores robustos, de alta calidad y útiles se traduce bien al segmento de fitness y salud. Curiosamente, lidera en el segmento premium, con la mayor cuota de mercado en el rango de precios >$500, superando a Apple (AAPL ) aquí, a pesar de que Apple suele dominar el segmento de alto precio de smartphones, computadoras y tabletas.