El biosensor implantable podría monitorear el progreso de la terapia del cáncer

Tienes una mejor oportunidad de ganar una guerra cuando tienes una buena inteligencia que te mantiene informado desde atrás de las líneas enemigas. Esto también es cierto para la lucha contra el cáncer. Aquí, una herramienta invaluable sería un biosensor implantable que envía información actualizada sobre el estado actual de un tumor y cómo está respondiendo al tratamiento.
El sensor cabe en la punta de una aguja de biopsia.
Crédito de la imagen: C. C. Vassiliou et al./MIT

Este es el objetivo de un equipo del MIT en Cambridge, MA, que ha desarrollado tal dispositivo y lo discute en la revista Laboratorio en un chip.

Para monitorear la respuesta de un cáncer al tratamiento, los médicos actualmente confían en los resultados de la resonancia magnética (RM) y otras tecnologías de escaneo, además del análisis de tejido de las biopsias.

Pero estos métodos solo pueden ofrecer una instantánea que ya es un historial en el momento en que se analizan los resultados. Además, en el caso de las biopsias, hay un límite de cuántas veces puede invadir el cuerpo con un procedimiento arriesgado para tomar una muestra.

Ahora, los investigadores del Instituto Koch de Integrative Cancer Research del MIT han desarrollado un dispositivo implantable que promete proporcionar lecturas sobre el estado de un tumor a medida que se produce. Tal dispositivo les daría a los médicos la oportunidad de cambiar la dosificación de la terapia y potencialmente reducir los efectos secundarios innecesarios.

Uno de los desarrolladores, Michael Cima, profesor de ingeniería y autor principal del estudio, dice:

"Queríamos hacer un dispositivo que nos diera una señal química sobre lo que está sucediendo en el tumor. En lugar de esperar meses para ver si el tumor se está reduciendo, puede obtener una lectura temprana para ver si se está moviendo en la dirección correcta. "

Biosensor monitorea el pH y el oxígeno disuelto

El biosensor funciona monitorizando dos biomarcadores: pH (una medida de acidez) y oxígeno disuelto. Estos son indicadores valiosos de qué tan bien está respondiendo el tumor al tratamiento. Cuando la quimioterapia comienza a tener efecto, el tejido del tumor se vuelve más ácido.

"Muchas veces, puede ver la respuesta químicamente antes de ver que un tumor se encoge realmente", dice el profesor Cima. De hecho, explica, algunas terapias incluso pueden desencadenar una respuesta inmune que causa inflamación, que a su vez puede hacer que parezca que el tumor está creciendo cuando en realidad la terapia está tomando efecto.

Al medir el oxígeno disuelto, el biosensor ayuda a los médicos a determinar la dosis adecuada para el tratamiento, ya que los tumores prosperan en condiciones de baja oxigenación (hipóxica).

El pequeño biosensor es tan pequeño que cabe en la punta de una aguja de biopsia. Está hecho de una carcasa de plástico biocompatible que contiene 10 ml de agentes de contraste químico que se utilizan normalmente en las imágenes por resonancia magnética, y algunos dispositivos electrónicos para enviar lecturas a un dispositivo externo.

La potencia del dispositivo depende del lector externo. Hay una pequeña bobina de metal en el dispositivo y una más grande en el lector. Una corriente eléctrica magnetiza la bobina en el lector que, mediante un proceso llamado inductancia mutua, establece un voltaje en la bobina del sensor cuando está cerca de él.

Para obtener una lectura, el lector envía una serie de pulsos que hacen que el sensor "vuelva a sonar" con señales que son interpretadas por una computadora conectada al lector. La computadora convierte las señales del sensor en lecturas que revelan cambios en los niveles de los biomarcadores.

Las pruebas mostraron que el biosensor es rápido, preciso y confiable

Para probar el dispositivo, el equipo lo implantó en ratas. Las pruebas mostraron que los sensores podrían enviar señales rápidas, precisas y confiables sobre el pH y la concentración de oxígeno en el tejido.

El equipo ahora quiere ver qué tan bien mide el sensor los cambios en el pH durante períodos más largos. "Quiero impulsar estas sondas para que podamos usarlas para monitorear la respuesta tumoral", dice el profesor Cima. "Hicimos un poco de eso en estos experimentos, pero tenemos que hacerlo realmente sólido".

Él prevé que los sensores se utilizan para monitorear la salud de los pacientes durante muchos años.

"Hay miles de personas con vida hoy en día, porque tienen productos electrónicos implantables, como marcapasos y desfibriladores", señala el profesor Cima. "Estamos fabricando estos sensores con materiales que se encuentran en este tipo de implantes a largo plazo, y dado que son tan pequeños, no creo que haya un problema".

Si bien el cuidado del cáncer es el enfoque principal de su trabajo, los investigadores también ven otros usos del biosensor y les gustaría trabajar con investigadores en otros campos, como la ciencia ambiental, como explica el Prof. Cima:

"Por ejemplo, podría usarlos para medir el oxígeno disuelto o el pH de muchos sitios diferentes en estanques o lagos. Estoy entusiasmado con el uso de estos sensores para llevar grandes datos al monitoreo ambiental".

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