cuando un paciente va a una clínica para hacerse una ecografía del estómago, se acuestan sobre papel arrugado encima de una camilla. Un médico esparce una sustancia pegajosa espesa en el abdomen, luego presiona una pequeña sonda para enviar ondas acústicas al cuerpo del paciente. Estas ondas rebotan en sus tejidos blandos y fluidos corporales y regresan a la sonda para traducirse en una imagen 2D. A medida que la sonda se mueve sobre el estómago de la persona, aparece en la pantalla una imagen borrosa en blanco y negro para que el médico la lea.
Si bien la tecnología de ultrasonido es un elemento básico en muchos entornos médicos, a menudo es grande y voluminosa. Xuanhe Zhao, ingeniero mecánico del Instituto de Tecnología de Massachusetts, tiene como objetivo miniaturizar y simplificar todo, y hacerlo portátil. En un artículo publicado hoy en Ciencias, Zhao y su equipo describen el desarrollo de un pequeño parche de ultrasonido que, cuando se adhiere a la piel, puede proporcionar imágenes de alta resolución de lo que se encuentra debajo. Los científicos esperan que la tecnología pueda hacer que el ultrasonido se vuelva cómodo para el monitoreo a largo plazo, tal vez incluso en casa en lugar de en el consultorio de un médico.
Debido a que el equipo de ultrasonido es tan grande y requiere una visita al consultorio, dice Zhao, sus capacidades de imagen son a menudo "a corto plazo, durante unos segundos", lo que limita la capacidad de ver cómo cambia un órgano con el tiempo. Por ejemplo, los médicos pueden querer ver cómo cambian los pulmones de un paciente después de tomar medicamentos o hacer ejercicio, algo que es difícil de lograr en una visita al consultorio. Para abordar estos problemas, los científicos diseñaron un parche, de aproximadamente 1 pulgada cuadrada de tamaño y unos pocos milímetros de grosor, que puede colocarse prácticamente en cualquier parte del cuerpo y usarse durante un par de días. “Parece un sello postal”, dice Zhao.
El parche tiene varias capas, como una oblea de caramelo, con dos componentes principales: una sonda de ultrasonido que se apila encima de un acoplador, un material que ayuda a facilitar la transmisión de ondas acústicas desde la sonda al cuerpo. Los científicos diseñaron la sonda para que fuera delgada y rígida, utilizando una matriz 2D de elementos piezoeléctricos (o transductores) atrapados entre dos circuitos. Chonghe Wang, uno de los coautores del estudio, dice que estos elementos pueden "transformar la energía eléctrica en vibraciones mecánicas". Estas vibraciones viajan al cuerpo como ondas y se reflejan en un sistema de imágenes externo para traducirse en una imagen. Esas vibraciones, agrega Wang, “son totalmente no invasivas. El humano no puede sentirlos en absoluto.
Para crear la sonda de ultrasonido, los científicos utilizaron impresión 3D, micromecanizado láser y fotolitografía, en la que se utiliza luz para crear un patrón en un material fotosensible. Luego, la sonda se recubre con una capa de epoxi, que ayuda a protegerla del daño causado por el agua, como el sudor. Debido a que estas técnicas son de alto rendimiento, dicen los científicos, se puede fabricar un dispositivo en aproximadamente dos minutos.
La capa de acoplante gelatinosa ayuda a que esas ondas de ultrasonido viajen dentro del cuerpo. Contiene una capa de hidrogel protegida por una capa de poliuretano para retener el agua. Todo esto está recubierto con una fina mezcla de polímeros que actúa como una sustancia fuerte similar al pegamento para ayudar a que todo se pegue. Los científicos descubrieron que el parche puede adherirse a la piel durante al menos 48 horas, se puede quitar sin dejar residuos y puede resistir el agua.
El equipo del MIT se encuentra entre un pequeño grupo de laboratorios que han producido dispositivos de ultrasonido miniaturizados similares en los últimos años. Los laboratorios de UC San Diego y la Universidad de Toronto están trabajando en proyectos relacionados: Wang produjo un modelo de parche anterior en UCSD. Pero estos a menudo estaban limitados en sus capacidades de imagen o eran más grandes que el tamaño de un sello postal.
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