Introducere
Monitorizarea stării de sănătate reprezintă o componentă esențială a medicinei moderne, în special în cazul persoanelor cu boli cronice care necesită supraveghere pe termen lung. Metodele convenționale de evaluare presupun adesea măsurători efectuate la intervale prestabilite, recoltarea probelor biologice sau deplasarea pacientului la o unitate medicală. Aceste proceduri pot furniza informații importante, dar nu surprind întotdeauna variațiile fiziologice care apar între evaluări.
Progresele din domeniul electronicii flexibile, al nanomaterialelor și al microfluidicii au permis dezvoltarea unor dispozitive care aderă la suprafața pielii și monitorizează anumiți parametri în timpul activităților cotidiene. Aceste dispozitive sunt cunoscute sub denumirea de plasturi medicali inteligenți (smart medical patches).
Spre deosebire de plasturii convenționali, utilizați în principal pentru protejarea pielii sau administrarea locală a unor substanțe, plasturii inteligenți pot include senzori, circuite de procesare și sisteme de comunicare fără fir. Unele modele urmăresc un singur parametru, în timp ce platformele multimodale integrează mai mulți senzori pentru măsurarea simultană a unor semnale fizice și biochimice.
Cercetările recente evidențiază potențialul acestor dispozitive în monitorizarea continuă și neinvazivă a organismului, dar subliniază și necesitatea validării clinice înainte ca rezultatele experimentale să fie utilizate pentru luarea deciziilor medicale [1, 2].
Definiție și clasificare
Plasturele medical inteligent este un dispozitiv portabil, de regulă flexibil și adeziv, conceput pentru a fi aplicat pe piele și pentru a măsura unul sau mai mulți parametri fiziologici ori biochimici.
În funcție de tipul de senzor și de mecanismul de măsurare, plasturii pot fi clasificați în mai multe categorii.
1. Plasturi cu senzori fizici
Aceștia monitorizează parametri precum:
temperatura pielii;
presiunea și deformarea mecanică;
mișcarea și activitatea musculară;
semnalele bioelectrice, inclusiv electrocardiograma, în configurațiile adecvate;
anumite caracteristici ale respirației, în funcție de poziționarea și construcția dispozitivului.
Aceste dispozitive pot fi utilizate pentru monitorizarea fiziologică, evaluarea activității fizice și înregistrarea unor semnale relevante pentru supravegherea pacienților.
2.Plasturi cu biosenzori biochimici
Biosenzorii biochimici detectează substanțe sau modificări chimice dintr-o probă biologică. În funcție de platformă, pot fi analizați anumiți constituenți ai transpirației, precum lactatul și electroliții, sau alți biomarkeri pentru care există o metodă de detecție validată.
Transpirația este un fluid de interes deoarece poate fi colectată fără recoltarea directă a sângelui. Totuși, concentrațiile substanțelor din transpirație nu reflectă întotdeauna în mod direct concentrațiile lor sanguine. Prin urmare, interpretarea medicală necesită studii care să stabilească relația dintre biomarkerul măsurat și parametrul clinic urmărit [2, 3].
3. Plasturi multimodali cu senzori multipli
Plasturii multimodali reprezintă o categorie avansată de dispozitive care combină două sau mai multe metode de măsurare într-o singură platformă.
De exemplu, un prototip experimental poate integra senzori pentru sodiu, potasiu, glucoză și lactat în transpirație, alături de un senzor pentru temperatura pielii. Datele sunt colectate simultan și pot fi procesate de un modul electronic comun [1, 4].
Principalul avantaj al acestei abordări este obținerea unor informații complementare. În locul unei singure măsurători, sistemul poate corela mai mulți parametri și poate oferi o imagine mai complexă asupra modificărilor fiziologice.
Principiul de funcționare
Funcționarea unui plasture medical inteligent presupune interacțiunea dintre piele, senzorii de măsurare, componentele electronice și sistemul de afișare a datelor.
În general, procesul se desfășoară în următoarele etape:
Etapa 1 – Contactul cu pielea. Plasturele este aplicat pe o zonă corporală stabilită în funcție de tipul senzorului. Materialul trebuie să asigure o aderență corespunzătoare, fără să provoace iritații semnificative.
Etapa 2 – Captarea semnalului. Senzorii detectează modificări fizice, electrice, termice sau chimice. În cazul senzorilor biochimici, măsurarea poate presupune contactul cu transpirația sau cu un alt fluid biologic.
Etapa 3 – Conversia semnalului. Semnalul este transformat într-o mărime care poate fi procesată electronic, de exemplu o valoare a temperaturii, un semnal electric sau un indicator asociat concentrației unui biomarker.
Etapa 4 – Prelucrarea datelor. Un circuit electronic poate filtra zgomotul, corecta anumite variații și organiza datele provenite de la mai mulți senzori.
Etapa 5 – Transmiterea informațiilor. În funcție de model, rezultatele pot fi stocate local sau transmise fără fir către un telefon, un receptor ori o platformă informatică.
Etapa 6 – Interpretarea. Datele sunt analizate pentru identificarea tendințelor și a modificărilor relevante. Dacă dispozitivul nu este validat pentru diagnostic, rezultatele trebuie considerate informații experimentale sau orientative, nu un diagnostic medical.
Sistemele avansate pot utiliza algoritmi pentru identificarea unor tipare recurente și pentru corelarea semnalelor. Totuși, un algoritm care identifică o variație nu demonstrează automat existența unei boli [1, 2].
Componentele principale ale plasturelui inteligent
1.Materialul flexibil și adeziv
Suportul plasturelui trebuie să se adapteze la suprafața pielii și să permită mișcarea normală a corpului. În cercetare sunt utilizate materiale elastice, polimeri, hidrogeluri și substraturi permeabile, concepute pentru a îmbunătăți confortul și contactul cu pielea.
Respirabilitatea este importantă pentru reducerea acumulării de umiditate și a riscului de iritație în timpul utilizării prelungite.
2. Senzorii integrați
Senzorii reprezintă componentele care transformă un fenomen fiziologic sau chimic într-un semnal măsurabil. Pot fi utilizați senzori termici, electrozi pentru măsurători bioelectrice, senzori mecanici și biosenzori electrochimici sau optici.
Integrarea mai multor tipuri de senzori într-un spațiu redus constituie o provocare inginerească, deoarece fiecare componentă trebuie să funcționeze corect fără să interfereze cu celelalte.
3. Sistemul de achiziție și procesare
Componentele electronice colectează și prelucrează semnalele provenite de la senzori. În funcție de proiectare, acestea pot include convertoare analog-digitale, microcontrolere, memorie și module de comunicație.
Dimensiunile reduse și consumul energetic scăzut sunt importante pentru ca dispozitivul să rămână ușor și confortabil.
4.Sistemul de alimentare
Plasturii electronici pot utiliza baterii miniaturizate sau alte soluții de alimentare, în funcție de design. Cercetările urmăresc reducerea consumului energetic și dezvoltarea unor metode alternative de alimentare, inclusiv recuperarea energiei din mediul înconjurător sau din mișcarea corpului.
5. Software-ul și interfața digitală
Software-ul permite vizualizarea și organizarea măsurătorilor. În sistemele conectate, informațiile pot fi prezentate sub formă de grafice, serii temporale și alerte.
Atunci când datele sunt transmise către servicii externe, trebuie luate în considerare securitatea comunicației, confidențialitatea și accesul autorizat la informațiile medicale.
5. Parametrii care pot fi monitorizați
Un avantaj al plasturilor multimodali este posibilitatea combinării unor măsurători diferite.
Aplicații medicale
1. Monitorizarea temperaturii și a parametrilor fiziologici
Plasturii cu senzori termici pot înregistra variațiile temperaturii pielii și pot contribui la observarea unor modificări locale sau sistemice. Totuși, temperatura cutanată nu este echivalentă automat cu temperatura centrală a organismului.
Pentru evaluarea febrei sau pentru decizii clinice sunt necesare metode adecvate și validarea dispozitivului în raport cu metoda de referință.
2. Monitorizarea activității cardiace
Unele plasturi medicali sunt proiectați pentru înregistrarea ECG sau pentru măsurarea altor semnale fiziologice. Aceste dispozitive pot permite colectarea datelor în timpul activităților cotidiene.
Este importantă diferențierea dintre un plasture multimodal aflat în cercetare și un dispozitiv ECG autorizat pentru o anumită indicație. Un plasture care măsoară numai temperatura și transpirația nu poate fi utilizat pentru diagnosticarea aritmiilor.
3. Evaluarea hidratării și a electroliților
Transpirația conține apă și electroliți, iar analiza acesteia reprezintă un domeniu important al cercetării în domeniul senzorilor purtabili. Plasturii experimentali pot măsura anumite concentrații de ioni, precum sodiul și potasiul, și pot combina aceste rezultate cu temperatura pielii sau cu alți parametri.
Aceste informații ar putea avea aplicații în cercetarea efortului fizic și a pierderilor de lichide. Cu toate acestea, estimarea stării generale de hidratare exclusiv pe baza transpirației rămâne dificilă, deoarece rezultatele sunt influențate de rata transpirației, temperatură, activitate fizică și particularitățile individuale [3, 4].
4.Monitorizarea plăgilor
Plasturii inteligenți destinați îngrijirii plăgilor pot integra senzori pentru temperatură, pH sau alți indicatori locali. Scopul este identificarea unor modificări ale mediului plăgii care ar putea necesita evaluare medicală.
Unele platforme sunt concepute pentru monitorizarea condițiilor locale, iar altele urmăresc integrarea unor funcții suplimentare, cum ar fi administrarea controlată a tratamentului. O schimbare a temperaturii sau a pH-ului nu confirmă singură prezența unei infecții, fiind necesară corelarea cu semnele clinice și cu evaluarea personalului medical [5].
5.Monitorizarea bolilor cronice
Senzorii purtabili pot contribui la supravegherea unor parametri relevanți pentru pacienții cu afecțiuni cronice. În funcție de tehnologia utilizată, aceștia pot completa informațiile provenite de la dispozitive consacrate, precum monitoarele ECG și sistemele de monitorizare continuă a glicemiei.
Totuși, plasturii experimentali care detectează biomarkeri în transpirație nu trebuie considerați echivalenți cu dispozitivele medicale validate pentru monitorizarea glicemiei sanguine sau interstițiale. În prezent, utilizarea clinică depinde de indicația precisă, de performanța măsurătorilor și de nivelul de validare.
Avantajele plasturilor medicali inteligenți
Principalele avantaje ale acestei tehnologii sunt:
Monitorizarea pe perioade extinse. Înregistrarea repetată a datelor poate evidenția variații care nu sunt observate în timpul unei consultații.
Confort și mobilitate. Materialele flexibile permit adaptarea la suprafața pielii și pot facilita utilizarea în activitățile cotidiene.
Integrarea mai multor măsurători. Un singur dispozitiv poate combina informații fiziologice și biochimice, dacă include senzorii corespunzători.
Posibilitatea transmiterii la distanță. Dispozitivele conectate pot transmite date către aplicații și platforme de monitorizare, reducând necesitatea colectării manuale a unor informații.
Potențial pentru medicina personalizată. Datele obținute în condiții reale pot ajuta la înțelegerea variațiilor individuale și pot susține dezvoltarea unor metode de monitorizare adaptate fiecărui pacient [1, 2].
Aceste avantaje sunt dependente de tehnologia utilizată. Nu toate dispozitivele sunt capabile să măsoare simultan mai mulți biomarkeri și nici toate oferă monitorizare continuă în timp real.
Limite și provocări tehnologice
În ciuda progreselor, plasturii inteligenți se confruntă cu mai multe provocări.
1. Precizia și stabilitatea măsurătorilor
Semnalele pot fi influențate de mișcare, temperatură, umiditate și variațiile contactului dintre dispozitiv și piele. În cazul senzorilor biochimici, pot apărea modificări ale sensibilității în timp sau interferențe cu alte substanțe prezente în fluidul analizat.
2. Dificultatea interpretării biomarkerilor
Concentrația unei substanțe din transpirație nu reflectă neapărat în mod direct concentrația sa în sânge. Pentru utilizarea diagnostică sunt necesare studii care să stabilească relațiile dintre măsurători și rezultatele clinice relevante [3, 4].
3.Biocompatibilitatea și toleranța cutanată
Adezivii și materialele utilizate trebuie să fie compatibile cu pielea. Utilizarea prelungită poate produce iritații, iar acumularea de transpirație sub plasture poate afecta confortul și calitatea semnalului.
4. Alimentarea și durata de funcționare
Integrarea mai multor senzori crește necesarul de energie și complexitatea electronică. Dispozitivul trebuie să rămână suficient de mic și flexibil, fără a compromite durata de funcționare sau calitatea măsurătorilor.
5. Costurile și validarea clinică
Fabricarea unor dispozitive cu senzori multipli poate fi costisitoare. În plus, rezultatele obținute în laborator nu garantează performanța în condițiile reale de utilizare.
Înainte de introducerea în practica medicală, un dispozitiv trebuie evaluat în raport cu scopul propus, metodele de referință și cerințele de siguranță aplicabile.
6. Protecția datelor
Transmiterea informațiilor medicale către telefoane sau platforme externe ridică probleme legate de confidențialitate și securitate. Datele trebuie protejate împotriva accesului neautorizat și utilizate în conformitate cu cerințele legale aplicabile.
Exemple de tehnologii și direcții de cercetare
În literatura științifică sunt descrise mai multe tipuri de plasturi și platforme purtabile.
Un exemplu îl reprezintă plasturii pentru analiza transpirației, care combină microcanale pentru colectarea fluidului cu senzori electrochimici. Unele prototipuri au fost concepute pentru măsurarea simultană a glucozei, lactatului, sodiului, potasiului și temperaturii pielii [4].
O altă direcție este dezvoltarea senzorilor optici integrați în dispozitive cutanate. Aceștia pot utiliza modificări de culoare, fluorescență sau alte fenomene optice pentru a detecta informații chimice din transpirație. Cercetările în acest domeniu urmăresc îmbunătățirea sensibilității și dezvoltarea unor platforme care să fie ușor de utilizat [6].
De asemenea, plasturii pentru monitorizarea plăgilor urmăresc integrarea senzorilor în pansamente flexibile, cu scopul de a urmări schimbările mediului local și de a facilita supravegherea procesului de vindecare [5].
Aceste exemple ilustrează diversitatea domeniului, dar trebuie precizat că multe dintre sistemele multimodale prezentate în publicațiile științifice sunt prototipuri experimentale. Existența unui studiu de fezabilitate nu înseamnă că dispozitivul este deja disponibil comercial sau aprobat pentru diagnostic clinic.
Perspective de dezvoltare
Viitorul plasturilor medicali inteligenți depinde de integrarea mai eficientă a senzorilor, dezvoltarea materialelor biocompatibile și îmbunătățirea metodelor de prelucrare a datelor.
O direcție importantă este dezvoltarea dispozitivelor multimodale care să combine măsurători fizice și biochimice. Prin integrarea temperaturii, mișcării și a unor biomarkeri, aceste sisteme ar putea furniza informații complementare despre starea fiziologică.
Inteligența artificială ar putea contribui la identificarea tiparelor complexe din datele colectate și la diferențierea variațiilor obișnuite de cele care necesită evaluare. Cu toate acestea, algoritmii trebuie validați pe populații relevante, iar rezultatele trebuie interpretate în context clinic.
Alte obiective includ îmbunătățirea duratei de funcționare, reducerea costurilor, dezvoltarea unor metode fiabile de calibrare și asigurarea protecției datelor. Pentru utilizarea pe scară largă, este esențial ca dispozitivele să demonstreze nu doar performanță tehnică, ci și beneficii clinice reale [1, 2].
Concluzii
Plasturii medicali inteligenți cu senzori multipli reprezintă un domeniu promițător al ingineriei biomedicale, situat la intersecția dintre electronică flexibilă, biosenzori, microfluidică și tehnologiile digitale.
Capacitatea de a integra mai mulți senzori într-un dispozitiv compact poate permite monitorizarea unor parametri fiziologici și biochimici în condiții apropiate de viața cotidiană. Aplicațiile potențiale includ monitorizarea temperaturii, înregistrarea semnalelor cardiace, cercetarea hidratării, analiza transpirației și supravegherea plăgilor.
Principalele provocări rămân precizia măsurătorilor, stabilitatea senzorilor, toleranța cutanată, costurile și validarea clinică. În plus, rezultatele obținute din fluide biologice precum transpirația trebuie interpretate cu prudență și nu pot fi echivalate automat cu valorile sanguine.
În concluzie, plasturii medicali inteligenți au potențialul de a contribui la dezvoltarea medicinei personalizate și a monitorizării la distanță. Pentru integrarea lor sigură în practica medicală sunt necesare cercetări suplimentare, validare clinică riguroasă și definirea clară a indicațiilor fiecărui dispozitiv.
Bibliografie
Kurul F, Aydoğan D, Janat S, Aydın Kırlangıc I, Kaya HO, Topkaya SN. Wearable sensors for health monitoring: Current applications, trends, and future directions. Biosensors and Bioelectronics: X. 2026;100727. doi:10.1016/j.biosx.2025.100727. Disponibil la: https://doi.org/10.1016/j.biosx.2025.100727
Mahato K, Saha T, Ding S, Sandhu SS, Chang AY, et al. Hybrid multimodal wearable sensors for comprehensive health monitoring. Nature Electronics. 2024;7:735–750. Disponibil la: https://www.nature.com/articles/s41928-024-01247-4
Wearable sweat-sensing patches for non-invasive and continuous health tracking. Sensors and Actuators Reports. 2025;9:100265. doi:10.1016/j.snr.2024.100265. Disponibil la: https://doi.org/10.1016/j.snr.2024.100265
Smart patches for healthcare industry: a review of emerging technologies, challenges, and developmental opportunities. BioMedical Engineering OnLine. 2025. Disponibil la: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12888575/
Epidermal Wearable Biosensors for the Continuous Monitoring of Biomarkers of Chronic Disease in Interstitial Fluid. Micromachines. 2023;14(7):1452. Disponibil la: https://www.mdpi.com/2072-666X/14/7/1452
Wang J, Luo Y, Zhou Z, Xiao J, Xu T, et al. Epidermal wearable optical sensors for sweat monitoring. Communications Materials. 2024;5:77. Disponibil la: https://www.nature.com/articles/s43246-024-00518-z
Breathable and Stretchable Epidermal Electronics for Health Management: Recent Advances and Challenges. Advanced Materials. 2024;36(49):2409071. doi:10.1002/adma.202409071. Disponibil la: https://doi.org/10.1002/adma.202409071
