Gracias a sus brújulas, los teléfonos inteligentes ahora pueden medir la glucosa y otras moléculas, afirman científicos
Un equipo de investigadores ha desarrollado una técnica que utiliza el magnetómetro de un teléfono móvil corriente para medir con gran precisión la concentración de glucosa, un marcador de la diabetes.
Casi todos los teléfonos móviles modernos tienen incorporada una brújula, o magnetómetro, que detecta la dirección del campo magnético de la Tierra, proporcionando información esencial para la navegación.
La misma técnica, que utiliza el magnetómetro junto con materiales magnéticos diseñados para cambiar su forma en respuesta a señales biológicas o ambientales, puede usarse para medir rápidamente y a bajo costo una variedad de otras propiedades biomédicas que sirven para monitorear o diagnosticar enfermedades humanas. Este método también tiene el potencial de detectar toxinas ambientales, dijo el científico del NIST Gary Zabow.
En su estudio de prueba de concepto, Zabow y su colega Mark Ferris, investigador del NIST, fijaron a un teléfono móvil un pequeño pocillo que contenía la solución que se iba a probar y una tira de hidrogel, un material poroso que se hincha al sumergirlo en agua.
Los investigadores incorporaron diminutas partículas magnéticas al hidrogel, que habían diseñado para reaccionar tanto a la presencia de glucosa como a los niveles de pH (una medida de la acidez) expandiéndose o contrayéndose. Los cambios en los niveles de pH pueden asociarse a diversos trastornos biológicos.
A medida que el hidrogel se expandia o se contraía, las partículas magnéticas se acercaban o alejaban del magnetómetro del teléfono, que detectaba los cambios correspondientes en la fuerza del campo magnético.
Con esta estrategia, los investigadores han medido concentraciones de glucosa tan pequeñas como unas pocas millonésimas de mol (la unidad científica para un cierto número de átomos o moléculas en una sustancia).
Aunque una sensibilidad tan alta no es necesaria para controlar los niveles de glucosa en el hogar utilizando una gota de sangre, en el futuro podría permitir el análisis rutinario de la glucosa en la saliva, que contiene una concentración mucho menor de azúcar.
La capacidad del hidrogel
Los hidrogeles artificiales o "inteligentes" como los que utilizó el equipo del NIST son baratos y relativamente fáciles de fabricar, dijo Ferris, y pueden adaptarse para reaccionar a una serie de compuestos diferentes que los investigadores médicos podrían querer medir.
En sus experimentos, Ferris y Zabow apilaron capas individuales de dos hidrogeles diferentes, cada uno de los cuales se contraía y expandía a diferentes velocidades en respuesta al pH o la glucosa. Estas bicapas amplificaron el movimiento de los hidrogeles, facilitando que el magnetómetro siga los cambios en la intensidad del campo magnético.
Dado que la técnica no requiere ningún dispositivo electrónico o fuente de energía distinta a la del teléfono celular, ni requiere ningún procesamiento especial de muestras, ofrece una forma económica de realizar pruebas, incluso en lugares con relativamente pocos recursos.
Los esfuerzos futuros para mejorar la precisión de tales mediciones utilizando magnetómetros de teléfonos móviles podrían permitir la detección de cadenas de ADN, proteínas específicas e histaminas (compuestos implicados en la respuesta inmune del cuerpo) en concentraciones tan bajas como unas pocas decenas de nanomoles (billonésimas de un mol).
El estudio del equipo sugiere que el magnetómetro de un teléfono celular puede medir los niveles de pH con la misma sensibilidad que un medidor de mostrador de mil dólares, pero a una fracción del costo.
Para que las mediciones con teléfonos móviles sean un éxito comercial, los ingenieros tendrán que desarrollar un método para producir en masa las tiras reactivas de hidrogel y garantizar que tengan una larga vida útil, dijo Zabow. Lo ideal, añadió, es que las tiras de hidrogel estén diseñadas para reaccionar más rápidamente a las señales ambientales para acelerar las mediciones.
Referencia de la noticia:
Ferris M., Zabow G. Quantitative, high-sensitivity measurement of liquid analytes using a smartphone compass. Nature Communications (2024).