Anny Estephania
García Polanco (annygarcia3105@gmail.com), Darlin Antonio Abreu Cabrera (darlinabreu7@gmail.com), Jeison Javier Cruz Vargas (jeison221096@gmail.com), Karla Mariel Ramírez Vásquez (draramirez0110@gmail.com), Romelissa Campusano Bonifacio (romelissa1@hotmail.com).
Resumen:
Un
tema de gran relevancia en los cuidados médicos en personas hipertensas, es el
consumo de sodio en la dieta, también considerado en un espectro más amplio Cloruro
de Sodio, donde la causa del padecimiento de hipertensión radica únicamente en
el sodio. Esto a causa de que el sodio realiza procesos importantes en la
retención de agua en los túbulos renales, por ende causa una reacción en cadena
y los demás fluidos que son necesarios desechar quedan acumulados en el
torrente sanguíneo, específicamente en las arterias.
Para estas
personas hemos creado “El SEQSa”; es
un sensor electroquímico que detecta los niveles de sodio consumidos a nivel de
la cavidad oral. Este está dirigido a la gran población de pacientes
hipertensos. El SEQSa se conecta a su celular o reloj inteligente a través de
Bluetooth, permitiéndole obtener la cantidad de sodio consumido en la pantalla
de su dispositivo móvil.
Antecedentes
Los sensores electroquímicos.
Un sensor químico es un dispositivo pequeño que se puede utilizar
para realizar la medida directa del analito (sustancia objetivo) en una
muestra. Lo ideal es que se trate de un dispositivo capaz de responder de forma
continua y reversible y que no perturbe la muestra. Los sensores evitan etapas
de pre tratamiento de la muestra para la medida. Por ser un elemento de
transducción que normalmente consta de una zona de reconocimiento, esta zona
interactúa con la sustancia de interés y los cambios químicos resultantes de
dicha interacción se traducen en señales eléctricas en el caso de que se trate
de un sensor electroquímico. (1)
La tecnologia
piezoeléctrica es relativamente nueva en términos de conocimientos social, y a
nivel nacional casi nula, consiste en el “uso de cristales, naturales o
atificiales, que al ser sometidos a esfuerzos mecánicos liberan cargas
eléctricas”. Aparti de esta energía liberada, los alumnos desarrollaron un
prototipo generador de energía eléctrica, en base al aprovechamiento de energía
cinetica, que genera el impacto de la persona al caminar. (2)
Piezoelectricidad.
Es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones
mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia
de potencial y cargas eléctricas en su
superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se
deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es
normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior
o campo eléctrico, recuperan su forma.
Muchas sustancias cristalinas
poseen propiedades piezoeléctricas, pero solamente algunas se usan a escala
industrial; entre éstas, el cuarzo, la Sal de Rochelle, el titanato de bario, el fosfato dihidrogenado de amonio (ADP), etc.. (3)
EM
Microelectronics ha lanzado chip Bluetooth más pequeño del mundo, hasta ahora.
Tiene el consumo de energía más bajo comparado con sus competidores, su alta
velocidad de arranque no tiene rival, lo que hace posible la mejora en la
reacción de los aparatos y la mayor duración de la señal electrónica. A demás,
este chip Bluetooth ha sido oficialmente certificado con el último estándar
bluetooth, el 5.0. El chip consiste en más de 5 millones de transistores en una
superficie de unos 5 mm cuadrados. Está diseñado para tener la máxima
flexibilidad para poder trabajar en solitario o en conjunto con varios
sensores, que se pueden aprovechar de un microcontrolador que un consumo muy
bajo o puede usar el chip para añadir comunicación Bluetooth a cualquier
portátil electrónico. (3)
Los biomateriales
Sustancias naturales o sintéticas cuya misión es
reemplazar una parte o alguna función de nuestro organismo, de forma segura y
fisiológicamente aceptable, estos se pueden clasificar de diversas formas;
según su composición química, en biometales, biopolímeros, bioceramicas,
biocompuestos y semiconductores; según
su origen, en naturaleza sintéticos.
BIOMATERIALES POLIMÉRICOS
Existe una gran variedad de polímeros
biocompatibles: los polímeros naturales, como por ejemplo la celulosa,
glucosalina, etcétera, y polímeros sintéticos, como, por ejemplo, polietileno
de ultra alto pesomolecular (UHMWPE), PVC, nylon, silicona, etcétera. El
desarrollo de los biopolímeros en lasaplicaciones incluye prótesis faciales,
partes de prótesis de oído, aplicaciones dentales; marcapasos,riñones, hígado y
pulmones.
BIOMATERIALES CERÁMICOS
Los biocerámicos son compuestos químicos complejos
que contienen elementos metálicos y no metálicos. Debido a sus enlaces iónicos
o covalentes, son generalmente, duros y frágiles. Además de tener un alto punto
de fusión y una baja conductividad térmica y eléctrica, los cerámicos se
consideran resistentes al desgaste. Los principales bioceramicos son alúmina,
zirconia, hidroxyapatita, porcelanas, vidrios bioactivos, etcétera. Sus
principales aplicaciones están en el sistema óseo, con todo tipo de implantes y
recubrimientos en prótesis articulares; también se utilizan en aplicaciones
dentales, en válvulas artificiales, cirugía de la espina dorsal y reparaciones
craneales. (4)
Actualmente los cerámicos cuentan con numerosos uso
y tal es el caso de los cerámicos biomédicos, donde destacan las siguientes
propiedades: la inactividad
química(sirve para minimizar las reacciones del organismo, sobre el
huésped y otros objetos ajenos al organismo), su alta dureza y resistencia a la
abrasión los vuelve viables para reemplazar un tejido duro como es el caso de
un diente o un hueso y por ultimo excelente propiedad tribológica que lo vuelve
ideal para reemplazar por una unión inservible.
(5)
Resultados
SENSOR ELECTROQUÍMICO DE SODIO (SEQSa)
Este dispositivo está diseñado para trabajar
otorgándole al usuario los datos esenciales del consumo excesivo de sodio.
Esto, sin que haya posibilidad de evadir los valores por parte del usuario o
razones externas por el cual se vea interrumpido el monitoreo. El dispositivo
logra dicha continuidad de monitoreo gracias a la nanotecnología y su diminuto
tamaño, incapaz de causar molestia alguna al usuario.
Hay dos modalidades en las cuales se puede portar
el dispositivo; adjunto a una pieza dentaria, de manera que pueda estar a modo
de un Bracket adherido, sin afectar en
lo absoluto la pieza dental o sustituyendo una prótesis dental común (esto
cuando el usuario ya tenga antecedentes con prótesis dentales convencionales),
por aquella con el valor agregado del dispositivo incrustado. Garantizando resultados
fiables y completos.
Este va a estar conformado por diferentes componentes internos y
externos. En su interior va a contar con un electrodo (que detecta), un contra
electrodo y un electrodo de referencia. Estos se van a encontrar dentro de la
carcasa del sensor y en contacto con un líquido electrolítico. El electrodo de
trabajo va a estar adherido en la cara interior una membrana de teflón la cual
se clasifica dentro de los biomateriales polímeros y serán utilizado por el
hecho de que es impermeable a los líquidos electrolíticos.
¿Cómo funciona el sensor?
A partir de un principio básico de la conductividad
eléctrica. Las soluciones acuosas con alto contenido en sodio, suelen ser las
mejores en lo que a conductividad eléctrica se refiere. Explicado de manera
minimalista, entre más sal tiene el agua, mejor se conduce la electricidad.
El sensor contará con 2 micro celdas
electrolíticas, las cuales una será un ánodo y otra cátodo (respectivamente
polo positivo y negativo). Emiten un pequeño pulso eléctrico de alta
frecuencia, según los cambios de conductividad que posea el medio acuoso al que
fueron expuestas las placas electrolíticas podrán estimarse la cantidad de
sodio en el medio acuoso de la cavidad bucal.
El sensor contará con un chip de nanotecnología que
interpretará los datos análogos recibidos y los enviará a un emisor Bluetooth
en formato digital. El sensor solo será capaz de enviar datos cuando detecte
concentraciones de sal distintos a la media habitual, necesaria en la cavidad
bucal.
El chip de Bluetooth que utilizaremos su carcasa
estará forrada de un material bio-compatible y es el más pequeño del mundo
registrado hasta ahora, contiene 5 millones de transistores en una superficie de unos
5 mm cuadrados. Será integrado
en el sensor electroquímico con la función de mandar las señales a los dispositivos que van a avisar
al consumidor la cantidad de sodio que tendrá. ¿Por qué se utilizó Bluetooth y
no Wi-Fi? Porque tiene el consumo de energía más bajo comparándolo con sus
competidores y no se limita a estar conectado a internet. Su alta velocidad no tiene rival y no le hace
daño al cuerpo y tiene mayor duración de la señal electrónica.
La sensibilidad del sensor es de 0 a 50 ppm (partes
por millar, utilizado para expresar la cantidad de sales disueltas en un
medio). La salinidad del océano es de 35 partes por millar, mientras que el
agua de río suele ser de 0,5 ppm o menos.
La electricidad o energía de nuestro
censor electroquímico.
Se descubrió
que algunos cristales tienen en si energía piezoeléctrica, ¿qué significa
esto? Que ellos(los cristales) sometidos
a una tensión mecánica generan electricidad, si se superponen dos láminas de
cristales y estas sometidas a una tensión mecánica que en nuestro caso será la
mordida o masticación de la boca; generara la electricidad necesaria para que
funcione nuestro censor electroquímico, el cristal piezoeléctrico que
utilizaremos será Cuarzo, cortaremos
laminas delgadas de cuarzo la integraremos al censor y así se generara la electricidad.
Bibliografía
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1.
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