La medicina está entrando en una nueva era en la que la tecnología le sirve de herramienta para realizar diagnósticos más precisos y rápidos así como un seguimiento constante de los pacientes en tratamiento. Ya sea con la ayuda de la inteligencia artificial analizando datos o mediante el diseño de sensores biotecnológicos que controlan la salud, además de implantes que administran medicación para después disolverse, algunos ya se utilizan en España. En esta línea, un equipo de investigadores de Caltech han desarrollado el que describen como el primer sensor portátil para la piel que detecta de forma inalámbrica la inflamación de algún órgano en el sudor del paciente.

Casi cualquier enfermedad o trastorno de la salud que le venga a la mente en este momento implica cierto grado de inflamación, desde la artritis hasta la fiebre y pasando por la recuperación tras operaciones internas. Esta sintomatología se puede observar mediante un análisis de la sangre y ahora también por el sudor para poner remedio antes de que el problema de la cara con otros síntomas como el dolor, el enrojecimiento o hinchazón de la zona, que puede ser externa tanto como interna.

En el caso de las operaciones quirúrgicas se están desarrollando suturas capaces de reconocer la inflamación del órgano y reaccionar aplicando medicación, pero en otros casos el control del paciente implica pruebas periódicas mediante análisis de sangre, lo que ralentiza la capacidad de actuación de los médicos. Contar con un dispositivo portátil que poder llevarse a casa y recibir informes inmediatos de la evolución del paciente impulsaría los resultados de muchos tratamientos. 

Sensor para medir la inflamación con sudor Universidad de Caltech Omicrono

"Queremos ver si esto se puede usar para el manejo de enfermedades crónicas. La inflamación significa un riesgo para muchos pacientes. Si pudieran controlarse en casa, se podría identificar su riesgo y se les podría dar un tratamiento oportuno", explica Wei Chao, profesor asistente de ingeniería médica, investigador del Instituto de Investigación Médica Heritage y becario Ronald y Joanne Willens. Los resultados del proyecto se han publicado en la revista científica Nature.

Problemas iniciales

La proteína C reactiva (CRP) es un marcador de inflamación que se puede encontrar en la sangre, así como en el sudor, aunque en diferentes niveles. Se trata de una proteína secretada por el hígado que se asocia comúnmente con la presencia de inflamación en el organismo. Si se encuentra a niveles altos en la sangre se entiende como un fuerte indicador de que algo no va bien en su salud, algo que también puede ocurrir con el sudor de la piel.

Sin embargo, si su presencia en la sangre no es fácil de analizar, mucho menos en el sudor. Esta proteína se encuentra en la sangre a un nivel más bajo que otros biomarcadores y sus moléculas son más grandes, lo que dificultan que se secreten del torrente sanguíneo hasta el sudor. 

Para detectarla se requieren pasos específicos en el laboratorio entre los que están el lavado previo de las muestras para garantizar una detección consistente. Este laborioso proceso se ha tenido que adaptar a un pequeño dispositivo que se lleva pegado a la piel y debe informar de su actividad conectado al teléfono móvil

Del laboratorio de Wei Gao, han surgido otros parches para analizar el sudor, pero hasta ahora se les había resistido la detección de CPR. "Esta es una plataforma general que nos permite monitorear moléculas de niveles extremadamente bajos en nuestros fluidos corporales. Esperamos expandir esta plataforma para monitorear otras moléculas de proteínas y hormonas clínicamente relevantes", dice en el comunicado de la Universidad de Caltech.

¿Cómo funciona el parche?

La primera fase del parche es una estructura de grafeno grabada con láser. Tiene forma de lámina y se compone de muchos poros diminutos por toda la superficie. Dentro de los poros se inyectan anticuerpos que se unen a la proteína C reactiva y moléculas especiales (moléculas redox) capaces de generar una pequeña corriente eléctrica bajo ciertas condiciones. Además, se añaden nanopartículas de oro en la parte del detector, las cuales llevan consigo un conjunto de anticuerpos CRP o detectores.

Composición del sensor de sudor Universidad de Caltech Omicrono

Transportadas por el sudor, las proteínas llegan al sensor y se adhieren a los anticuerpos en las nanopartículas de oro y los anticuerpos de la lámina de grafeno, así se activan las moléculas redox encargadas de generar una corriente eléctrica que se mide a partir de medios electrónicos. La señal, que por los bajos niveles de CPR del sudor sería débil, se intensifica gracias a las nanopartículas de oro contiene múltiples anticuerpos detectores.

El sensor no solo mide este indicador de inflamación, el equipo biomédico es capaz de observar y analizar la concentración de iones en el sudor, el pH del sudor y la temperatura de la piel. De esta forma, se puede tener en cuenta las variaciones que existe en la composición del sudor de cada paciente a la hora de registrar la señal electroquímica que genera el parche.

Sensor portátil de sudor Universidad de Caltech Omicrono

La actividad eléctrica del sensor se transmite posteriormente en forma de análisis a un sistema informático que los especialistas podrán consultar para monitorear la salud de sus pacientes en busca de signos de inflamación que requieran una modificación del tratamiento. 

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