Un senzor inteligent pentru piele detectează infecţiile în timp real. Senzorul funcţionează fără baterii, se adaptează pielii şi poate fi purtat mai multe zile. Oamenii de ştiinţă au dezvoltat un senzor inteligent capabil să monitorizeze temperatura pielii în timp real, fără a necesita baterii sau alimentare externă. Acest avans tehnologic permite detectarea rapidă a inflamaţiilor sau infecţiilor, contribuind la o medicină mai proactivă, personalizată, eficientă pe termen lung şi prietenoasă cu mediul.
O echipă internaţională, condusă de cercetători de la Universitatea Rovira i Virgili (URV) a dezvoltat un echipament inovator în domeniul tehnologiei medicale: un dispozitiv inteligent capabil să monitorizeze continuu şi precis temperatura pielii. Dispozitivul utilizează un sistem termoelectric care funcţionează fără baterii sau sursă externă de alimentare pentru a detecta variaţiile de temperatură asociate inflamaţiilor şi infecţiilor.
Rezultatele proiectului au fost publicate în revista Advanced Science.
Dispozitivul a fost realizat în cadrul unui proiect european, în colaborare cu cercetători de la Universitatea din Porto, specializaţi în sisteme de recuperare a energiei.
Obiectivul iniţial al cercetării a fost creşterea autonomiei senzorilor utilizaţi în medii medicale şi industriale.
„Ideea a fost să evităm dependenţa de baterii şi să creăm dispozitive flexibile care să poată fi adaptate pielii sau altor suprafeţe”, a declarat miercuri Eduard Llobet, cercetător în cadrul Departamentului de Inginerie Electronică, Electrică şi Automată al URV, într-un comunicat.
Senzorii (în imagine) au proprietăţi termoelectrice şi detectează variaţiile termice fără a avea nevoie de baterii sau de o sursă de alimentare externă. Credit: Universitatea Rovira i Virgili, 2 aprilie 2025
Temperatura, indicator-cheie
Temperatura este un indicator esenţial pentru diagnosticul precoce al rănilor şi al proceselor inflamatorii la nivelul pielii. Variaţiile locale de temperatură pot semnala infecţii, probleme de vindecare sau alte modificări patologice. Până acum, aceste diagnostice se realizau cu camere infraroşii sau senzori punctuali, dar aceste metode impun imobilizarea pacientului şi nu pot monitoriza întreaga suprafaţă a pielii.
Dispozitivul este capabil să măsoare cu precizie modificări mici de temperatură şi să identifice punctele specifice de inflamaţie datorită structurii sale bazate pe o reţea de termocupluri. Acestea sunt combinaţii de materiale semiconductoare care generează un semnal electric atunci când detectează diferenţe de temperatură. Potrivit lui Llobet, „Este ca şi cum am crea o hartă termică a pielii, cu puncte care indică zonele afectate.”
Dispozitivul a fost validat prin simulări numerice şi teste experimentale pe piele umană, inclusiv în condiţii de transpiraţie, folosind soluţie salină pentru a simula umezeala. Testele au arătat că poate detecta variaţii de temperatură de până la 0,4°C şi reacţionează în mai puţin de trei secunde. Astfel, evoluţia unei răni poate fi monitorizată în timp real, iar semnele de infecţie pot fi identificate rapid.
Tehnologie durabilă de pionierat
Dispozitivul este realizat din materiale termoelectrice flexibile, combinate cu un polimer conductiv imprimat prin tehnici similare celor folosite în imprimarea tricourilor. Asta înseamnă că poate fi fabricat pe substraturi polimerice flexibile care se adaptează uşor pielii.
„Această configuraţie nu doar că este mai precisă decât senzorii tradiţionali, ci şi mai rezistentă la interferenţe externe, cum ar fi transpiraţia sau mişcarea pielii”, a declarat cercetătorul.
Cercetătorii au testat şi durabilitatea dispozitivului. Departamentul de Inginerie Mecanică al URV a supus senzorii la sute de cicluri de îndoire pentru a verifica dacă se deteriorează în timp.
„Rezultatele au fost foarte promiţătoare, deoarece am demonstrat că senzorul îşi păstrează funcţionalitatea chiar şi după deformări repetate”, a spus Silvia de la Flor, şefa departamentului, implicată în cercetare.
Uşor de interpretat şi deschis spre aplicaţii noi
Informaţiile oferite de senzor sunt, de asemenea, uşor de interpretat: „Sistemul poate afişa o hartă color cu gradient de temperatură, ceea ce înseamnă că, fără instruire suplimentară, personalul medical poate identifica rapid zonele afectate”, a explicat Llobet. Acest lucru facilitează luarea deciziilor clinice şi gestionarea proactivă a sănătăţii pacientului.
a) Producţia senzorului şi aplicarea pe piele: i) imprimarea benzilor termoelectrice şi a contactelor, ii) plasarea contactelor cu fir de cupru de 50 µm, cerneală de argint pentru contacte şi bandă Kapton, iii) plasarea stratului între senzor şi piele, iv) aplicarea hârtiei tip tatuaj pe piele şi umidificarea, v) senzorul imprimat obţinut pe suprafaţa pielii. b) Deformări mecanice aplicate senzorului pentru a confirma stabilitatea: i) comprimat, ii) întins. c) Semnalul termoelectric obţinut în urma aplicării unui gradient de temperatură în centrul configuraţiei şi imaginile termice respective.Credit: revista Advanced Science Universitatea Rovira i Virgili, 2 aprilie 2025
Dispozitivul poate fi purtat timp de câteva zile înainte de a fi înlocuit şi, din acest punct de vedere, este similar cu tehnicile convenţionale.
„Ideea este ca senzorul să poată fi purtat ca orice alt dispozitiv, fără a afecta confortul persoanei”, a precizat de la Flor.
Această descoperire tehnologică deschide calea către o medicină mai personalizată şi mai accesibilă.
Senzorul poate ajuta nu doar la prevenirea infecţiilor în rănile chirurgicale (escare), ci poate fi adaptat şi pentru alte aplicaţii, cum ar fi monitorizarea proceselor inflamatorii sau integrarea în truse medicale.
Echipa de cercetători lucrează deja la noi proiecte pentru extinderea funcţionalităţilor dispozitivului, precum integrarea de biosenzori pentru a măsura alte variabile fiziologice, de exemplu, nivelurile de gaze dizolvate sau biomarkeri specifici.
„Ideea noastră este să continuăm dezvoltarea acestei tehnologii pentru a o face şi mai versatilă şi utilă în context clinic”, au concluzionat cercetătorii.
