"Tiny Lab" implantado debajo de la piel transmite niveles de marcador de sangre

Científicos en Suiza han desarrollado un "pequeño laboratorio" en un chip que cuando se implanta justo debajo de la piel puede rastrear niveles de hasta cinco sustancias en la sangre y transmitir los resultados de forma inalámbrica a un teléfono inteligente u otro dispositivo receptor en una red de "telemedicina". Sugieren que el dispositivo podría estar listo para el mercado en cuatro años y tiene muchos usos potenciales, como ayudar a los médicos a controlar a los pacientes sometidos a quimioterapia.
Otros equipos han estado desarrollando dispositivos implantables similares, pero el equipo de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) dice que el suyo es el primero en controlar varios marcadores sanguíneos al mismo tiempo.
Los líderes del equipo, Giovanni de Micheli y Sandro Carrara, dicen que todavía están experimentando con el dispositivo prototipo, pero que puede detectar de manera confiable varias sustancias comúnmente rastreadas.

Parche de implante y piel

El dispositivo consta de dos partes: el "pequeño laboratorio" que se implanta debajo de la piel y un "parche inteligente", que se encuentra cerca del implante en el exterior de la piel.
El implante mide 14 mm por 2 mm y contiene cinco sensores de tamaño nanométrico que detectan. Se inserta en el tejido intersticial justo debajo de la piel del abdomen, o en los brazos o las piernas, con una aguja.
El parche inteligente es aproximadamente del tamaño de una tarjeta de crédito y hace dos cosas: entrega 1/10 vatio de potencia al implante mediante inducción a través de la piel (para no necesitar cirugía cuando las baterías necesitan reemplazo), y también recibe datos a través de ondas de radio del implante que procesa y luego transmite a través de Bluetooth.
El equipo ya probó el dispositivo para detectar cinco sustancias diferentes y demostró que es tan confiable para medirlas como los análisis de sangre tradicionales.

Desafío de diseño que involucra muchas disciplinas

El proyecto para desarrollar el dispositivo es parte de la iniciativa suiza Nano-Tera, que tiene como objetivo reunir a investigadores de diferentes disciplinas médicas y del medio ambiente. El equipo que desarrolló este prototipo incluye expertos en electrónica, informática, biología y medicina.

Una característica clave de la tecnología del dispositivo son los nanosensores. Se tomó gran cuidado en su desarrollo, dicen los científicos.
La superficie de cada sensor está recubierta con una enzima que captura el compuesto objetivo, por ejemplo, lactato, glucosa o ATP.
De Micheli dice:
"Potencialmente, pudimos detectar casi cualquier cosa, pero las enzimas tienen una vida útil limitada, y tenemos que diseñarlas para que duren el mayor tiempo posible".
En la actualidad, las enzimas duran alrededor de 6 semanas, lo que es suficiente para muchas aplicaciones, dice De Micheli. Además, como el implante es tan pequeño, no es difícil extraerlo y reemplazarlo por uno nuevo.
Otro desafío para el diseño fue la electrónica, especialmente la pequeña bobina eléctrica que recibe energía inductiva del parche.
"No fue fácil lograr que un sistema como este funcionara con solo un décimo de vatio", dice De Micheli.

Él y sus colegas esperan que el dispositivo esté disponible comercialmente dentro de 4 años.

Las posibles aplicaciones incluyen quimioterapia personalizada

Los científicos creen que el dispositivo ayudará a los médicos a proporcionar una atención más personalizada a sus pacientes de lo que pueden proporcionar los análisis de sangre tradicionales.
Podrán controlar a los pacientes continuamente, una gran ventaja cuando se trata a personas con enfermedades crónicas o sometidas a quimioterapia, por ejemplo.
En la actualidad, los oncólogos monitorean el progreso de los pacientes con cáncer y la tolerancia a la dosificación durante la quimioterapia con análisis de sangre regulares.
De Micheli espera que el dispositivo les ayude a administrar la dosis óptima mucho más fácilmente.
"Permitirá un monitoreo directo y continuo basado en la tolerancia individual del paciente, y no en las tablas de edad y peso o en los análisis de sangre semanales", explica.
Otro uso potencial para el implante es cuando las sustancias de control en el cuerpo pueden anticipar la necesidad de intervención o medicación, enviando alertas cuando los niveles alcanzan un punto crítico.
En una entrevista en video, Carrara da el ejemplo de cómo algunas horas antes de un evento cardíaco como un ataque cardíaco, los metabolitos se liberan en el torrente sanguíneo. El dispositivo podría estar preparado para detectar estos metabolitos y enviar una alerta.
Otra posible aplicación es ayudar a los diabéticos a controlar su nivel de azúcar en la sangre.
Los resultados de la investigación se presentarán el 20 de marzo en la conferencia Diseño, Automatización y Prueba en Europa (FECHA 13).
Otro ejemplo de avanzar hacia la quimioterapia personalizada ha sido revelado recientemente por científicos del Reino Unido que sugieren que un análisis de sangre que rastrea fragmentos de ADN arrojados por células tumorales moribundas podría usarse algún día para monitorear qué tan bien responden los pacientes al tratamiento del cáncer.

Escrito por Catharine Paddock PhD