La anemia de células falciformes es un trastorno hereditario que afecta a los glóbulos rojos, distorsionando su forma de disco natural en una luna creciente o en forma de "hoz". Los glóbulos rojos normales se mueven libremente a través de pequeños vasos por todo el cuerpo para suministrar oxígeno. Con enfermedad de células falciformes, los glóbulos rojos deformados se vuelven duros y pegajosos, lo que les dificulta moverse a través de los vasos sanguíneos. Eventualmente bloquean el flujo y se rompen. Este proceso da como resultado una serie de problemas que incluyen dolor crónico severo, carrera, daño de órganos, disfunción del bazo, insuficiencia cardíaca e incluso la muerte.
La anemia de células falciformes afecta a millones de personas de muchas nacionalidades en todo el mundo. incluyendo tanto a niños como a adultos. Un desafío importante en el manejo de la enfermedad es el tremendo dolor que padecen los pacientes por episodios de dolor crónico y agudo llamados crisis de dolor. Desafortunadamente, estos episodios de dolor son impredecibles y los pacientes nunca saben cuándo o dónde ocurrirán estos episodios.
Los métodos actuales para detectar y controlar la anemia de células falciformes se basan principalmente en la microscopía óptica, que lleva mucho tiempo, provoca retrasos en la captura de cambios importantes, y además, no captura cambios en tiempo real. Los cambios morfológicos debidos a episodios repetidos de anemia falciforme pueden provocar un daño celular permanente. Para manejar eficazmente la anemia de células falciformes, El tiempo es la esencia.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la Florida Atlantic University han desarrollado un nuevo método rápido y confiable para monitorear continuamente la anemia de células falciformes utilizando un sensor de impedancia eléctrica basado en microfluidos.
Resultados del estudio, publicado en la revista de la American Chemical Society Sensores ACS , demuestran que esta nueva tecnología puede caracterizar los procesos dinámicos de formación de células falciformes y de eliminación de células falciformes en la sangre falciforme sin el uso de imágenes microscópicas o marcadores bioquímicos.
Con este método, Sarah E. Du, Doctor., autor principal y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Oceánica de la FAU, y coautores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU y la Universidad de Miami, pudieron caracterizar la tasa de anemia falciforme y el porcentaje de células falciformes, que son importantes factores que contribuyen al flujo sanguíneo anormal y la vasooclusión de células falciformes. La vasooclusión causa dolor agudo en pacientes debido a formas alteradas de hemoglobina.
"La combinación de la medición de la impedancia eléctrica y el control de la hipoxia en el chip proporciona un método prometedor para la evaluación rápida de los procesos dinámicos de la formación de células falciformes y la pérdida de células falciformes en pacientes con anemia de células falciformes, "dijo Du." Además, la medición de la impedancia eléctrica es naturalmente cuantitativa, tiempo real, y ofrece una comodidad en el contacto directo o indirecto con las muestras de interés, permitiendo integraciones a plataforma de microfluidos y microscopía óptica ".
Los hallazgos del estudio muestran que las imágenes microscópicas simultáneas de los cambios morfológicos en la célula demostraron la confiabilidad y repetibilidad de las mediciones basadas en la impedancia eléctrica de los procesos de formación de células falciformes.
En el estudio, los investigadores también establecieron las correlaciones entre las mediciones in vitro y los parámetros hematológicos de los pacientes, como los niveles de hemoglobina falciforme (HbS) y hemoglobina fetal (HbF). Estos hallazgos muestran una relevancia clínica potencial porque sirve como prueba de concepto de impedancia eléctrica como un marcador biofísico de eventos de formación de células falciformes, así como una herramienta sensible para sondear los procesos celulares y subcelulares dinámicos más allá de la microscopía óptica. El sensor de impedancia eléctrica desarrollado puede potencialmente usarse para evaluar el riesgo de vasooclusión, gravedad de la enfermedad, y tratamiento terapéutico en la anemia de células falciformes.
"A medida que avanzamos con nuestra tecnología, Es nuestra esperanza proporcionar a los pacientes con anemia de células falciformes un dispositivo portátil, sensor autónomo que les permitirá autocontrolar convenientemente los parámetros hematológicos de su enfermedad y evaluar su riesgo de vasooclusión, "dijo Du.
En los Estados Unidos, La anemia de células falciformes afecta de manera desproporcionada a los afroamericanos, así como a los hispanos y a los de ascendencia del Medio Oriente. Aproximadamente 2 millones de estadounidenses portan esta mutación genética, que afecta a unos 100, 000 personas en los EE. UU. Los problemas más comunes y graves causados por la anemia de células falciformes son la anemia, dolor e insuficiencia orgánica, y el accidente cerebrovascular afecta aproximadamente a 10 de cada 100 niños que padecen esta enfermedad. En la actualidad, la esperanza de vida de los pacientes con anemia de células falciformes puede alcanzar los 50 años, una mejora espectacular desde 1973, cuando la esperanza de vida media de la enfermedad era de sólo 14 años.
"Los pacientes con anemia de células falciformes enfrentan una serie de desafíos al tratar de controlar su afección. La incapacidad de monitorear su enfermedad en tiempo real es especialmente problemática tanto para los pacientes como para los médicos, "dijo Stella Batalama, Doctor., decano de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU. "La investigación de vanguardia del profesor Du tiene el potencial de brindar a los pacientes con anemia de células falciformes en todo el mundo la misma conveniencia y confiabilidad de monitorear su enfermedad que los pacientes con diabetes que usan monitores de glucosa".
