Los investigadores de ETH Zurich han desarrollado un nuevo tipo de electrodo de monitoreo de la salud que exhibe una adhesión óptima a la piel y puede registrar señales de alta calidad. Dos jóvenes fundadores de spin-off quieren convertirlo en un producto comercializable tan pronto como este año.

Cualquiera que haya tenido un electrocardiograma, por ejemplo, para verificar su estado cardíaco, estará familiarizado con los #Electrodos que el médico sujeta al pecho. Sin embargo, los modelos de electrodos convencionales tienen desventajas considerables: los electrodos metálicos duros son incómodos de usar y no son adecuados para tomar medidas durante períodos más largos.

Los electrodos de gel, el tipo más comúnmente utilizado en la práctica clínica diaria, a menudo causan irritación de la piel o incluso reacciones alérgicas en los pacientes.

Ahora, los investigadores [VIDEO]de ETH dirigidos por Janos Vörös, profesor de Bioelectrónica, y Christopher Hérold, profesor de Micro y Nanosistemas, han encontrado una solución. Han desarrollado un electrodo que es tan elástico como la piel, por lo que es apenas perceptible para el usuario. La estructura superficial especial permite que las señales del corazón y el cerebro se graben en alta calidad. Los investigadores publicaron recientemente detalles de su trabajo en la revista Advanced Healthcare Materials

Inspirado en la naturaleza

Para el nuevo electrodo, los investigadores utilizaron un material blando, una mezcla no irritante de caucho de silicona y partículas de plata conductoras, que surgió de un proyecto de investigación anterior del grupo de Vörös.

Para la estructura de la superficie, los científicos buscaron inspiración en la naturaleza: utilizaron el mecanismo que permite a los saltamontes caminar incluso sobre superficies verticales.

Las plantas de los pies de estos insectos están cubiertas con innumerables almohadillas diminutas, que parecen cabezas de hongos bajo un microscopio y están dispuestas como un mosaico. Cuando entran en contacto con otra superficie, se produce un efecto adhesivo, conocido en términos técnicos como la interacción de Van der Waals.

Los investigadores aplicaron esta microestructura a su material, creando una superficie de electrodo que se adhiere a la piel. Además, la geometría especial en el nivel microscópico maximiza la superficie de contacto entre la piel y el electrodo, permitiendo que las señales se graben en muy alta calidad.

De la sala limpia a la piscina

Los investigadores crearon los prototipos en una sala limpia utilizando un proceso de fabricación especialmente desarrollado. Recubrieron una capa base con dos pinturas diferentes y la cubrieron con una máscara perforada con precisión.

Luego, expusieron la muestra a la luz, lo que hizo que la pintura sensible a la luz superior directamente debajo de las perforaciones fuera soluble. Luego, lo sumergieron en una solución química que atacó las áreas solubles de la capa superior de pintura primero, antes de abrirse camino hasta la segunda capa de pintura. En esta etapa, los investigadores detuvieron el proceso de degradación precisamente en el punto correcto para crear el molde de fundición con nada más que cabezas de hongo invertidas. Cuando se fundió, esto produjo una superficie de electrodo adhesivo específicamente estructurado.

Para comprobar si los electrodos funcionan incluso en condiciones desafiantes, los investigadores los probaron en un nadador. Debido a la resistencia al agua y los movimientos vigorosos involucrados en la natación, esto se considera una disciplina particularmente desafiante para la supervisión del rendimiento por medio de electrodos [VIDEO]. Los resultados fueron impresionantes: la calidad de las señales registradas por los nuevos electrodos fue significativamente mejor que la de los electrodos de gel también usados ​​por el nadador. Mientras tanto, el servicio de rescate del lago de Zurich ya ha mostrado interés en los nuevos electrodos y los está utilizando como parte de un estudio en curso.

Además de los electrodos para registrar las curvas de gasto cardíaco (electrocardiogramas o ECG), los investigadores también han desarrollado un electrodo para medir las señales cerebrales, conocido como electroencefalografía (EEG). La combinación de materiales es la misma para ambos tipos de electrodo, pero las estructuras difieren: los electrodos EEG no necesitan la microestructura adhesiva, ya que están unidos con una tapa. En cambio, su superficie está equipada con varias espinillas de dos a cuatro milímetros de altura que permiten el contacto con el cuero cabelludo incluso a través del cabello grueso. Por lo tanto, el afeitado y el gel no son necesarios.

Siguiente paso: industrialización

Séverine Chardonnens y Simon Bachmann, dos de los autores del estudio, estaban convencidos desde el principio del potencial de mercado de tales electrodos. Incluso antes de completar sus maestrías, siguieron adelante con la idea de establecer su propia empresa, y tuvieron éxito: los dos talentosos jóvenes científicos fueron aceptados en los programas de financiamiento Venture Kick y CTI y ya han ganado una gran cantidad de capital semilla a través de competiciones de puesta en marcha.

Tras el desarrollo exitoso del prototipo de electrodo y la fundación oficial de IDUN Technologies como spin-off de ETH en noviembre de 2017, Chardonnens y Bachmann están evaluando en qué aplicación deben concentrarse primero. Están involucrados en discusiones intensas con una variedad de socios de la industria y grupos de investigación. "La comercialización vale la pena en aplicaciones donde los nuevos electrodos ofrecen las mayores ventajas sobre los modelos existentes", dice Bachmann. "Vemos potencial en el monitoreo a largo plazo de los pacientes, en el monitoreo del rendimiento deportivo y en el mercado de EEG".

Después de que se haya resuelto la cuestión de la orientación estratégica, Chardonnens se centrará en el proceso de industrialización en su papel de jefe de desarrollo, mientras que Bachmann se concentrará principalmente en la adquisición de socios y clientes en su calidad de CEO. "Si todo sale según lo planeado, podremos vender los primeros electrodos tan pronto como este año", dice Chardonnens. #Ciencia