Los investigadores de Caltech han desarrollado un sensor de presión implantable que puede residir en el ojo humano durante años a la vez que envía de forma inalámbrica datos sobre la salud del ojo al paciente o a los profesionales médicos. El implante podría facilitar la prevención de una de las principales causas de ceguera.

"Al unir nuevas tecnologías de envasado y microelectrónica, y en estrecha colaboración con oftalmólogos, pudimos diseñar un miniaturizado, totalmente inalámbrico, y sensor de alta sensibilidad, "dice Azita Emami, Andrew y Peggy Cherng, profesora de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica de Caltech e investigadora del Heritage Medical Research Institute, y coautor del artículo.

El sensor está diseñado para monitorear los ojos de pacientes con glaucoma, una enfermedad que causa una pérdida gradual de la visión, generalmente como resultado de una presión excesivamente alta dentro del ojo. El glaucoma es la segunda causa más común de ceguera después de las cataratas. afectando a 65 millones de personas en todo el mundo.

Los pacientes con riesgo de glaucoma deben realizar visitas periódicas a un oftalmólogo para que se controle la presión intraocular (presión ocular). generalmente con un dispositivo llamado tonómetro. Un tonómetro presiona un pequeño prisma contra la superficie del ojo y determina la presión en el interior midiendo cuánto se desvía la superficie, algo así como una persona que aprieta una pelota de baloncesto con los dedos para ver si está lo suficientemente inflada.

Los tonómetros se consideran el estándar de oro para medir la presión ocular, pero tienen la desventaja de que solo pueden medir la presión mientras el paciente visita a su médico. Eso presenta un problema porque la presión ocular fluctúa a lo largo del día, y si los picos de presión ocurren en momentos fuera del momento en que el paciente se somete a un chequeo, su médico no sabrá que están ocurriendo. El procedimiento también requiere el uso de anestesia local.

Aubrey Shapero y Abhinav Agarwal (MS '14):estudiantes graduados de Ingeniería de Caltech y Ciencias Aplicadas que trabajan en los laboratorios de Yu-Chong Tai, la profesora Anna L. Rosen de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica, y Emami, han creado un dispositivo que puede controlar la presión ocular de forma continua.

"Con nuestro dispositivo inalámbrico implantado, un paciente podía leer la presión ocular en cualquier momento, tantas veces como quieran, "dice Agarwal, coautor del artículo que describe su implante. "La detección temprana de la presión ocular elevada permitiría al médico modificar la terapia si fuera necesario para evitar una mayor pérdida de visión".

El dispositivo es un poco más pequeño que una moneda de diez centavos y se implanta en un lugar en la parte blanca del ojo donde no interferirá con la visión. Consiste en un sensor de presión, circuitos de control, y una antena. El implante no tiene batería, haciéndolo pequeño y duradero. Durante una lectura, Las ondas de radio de un escáner de mano son recibidas por la antena y generan un pequeño voltaje que enciende temporalmente el dispositivo. que luego toma una lectura de presión y envía la señal al lector usando la misma antena.

Un gran avance con el dispositivo es su longevidad funcional, hasta cuatro años según las proyecciones basadas en pruebas de laboratorio aceleradas. Otros intentos de construir dispositivos similares se han visto obstaculizados por el duro entorno dentro del cuerpo humano. Entre los fluidos que corroen la electrónica y los sensores que se ensucian por el crecimiento de tejido, otros dispositivos desarrollados previamente tanto en Caltech como en otros lugares funcionaron durante un mes como máximo antes de necesitar ser removidos.

El equipo de Caltech superó ese problema encapsulando su dispositivo en un recubrimiento especializado que consiste en una burbuja de aceite de silicona rodeada por un polímero biocompatible llamado parileno.

"La técnica de encapsulación, que llamamos 'parileno sobre aceite, 'es nuestro avance clave, "Dice Shapero." La combinación de aceite de silicona líquida y parileno muestra una estabilidad de lectura de presión mucho mayor y protección contra la corrosión que solo el gel de silicona o el parileno solo.

El dispositivo también podría modificarse para proporcionar tratamiento agregando una válvula que liberaría pequeñas cantidades de líquido en forma de lágrimas. cuando la presión aumenta demasiado, dice Shapero.

"Crearíamos un dispositivo de drenaje de glaucoma 'inteligente' en el que un solo implante podría medir la presión ocular y aliviar la presión excesiva, ", dice." A largo plazo, nos gustaría construir un sistema de circuito cerrado, que podría ajustar el flujo a través de la válvula automáticamente dependiendo de la lectura de presión ".

Los investigadores dicen que esperan continuar desarrollando el dispositivo y podrían comenzar a probarlo en pacientes en los próximos años.

"Nos estamos preparando para realizar más pruebas con nuestros colaboradores en la Escuela de Medicina Keck de la USC, y nuestro objetivo es finalmente llegar a ensayos clínicos en humanos y la aprobación de la FDA para su uso en pacientes, "Dice Agarwal.

El papel, noble, "Un inalámbrico, Deriva baja, Sensor de presión intraocular implantable con encapsulado de parileno sobre aceite, "se presentó en la IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC) en San Diego en abril. Se ha publicado en el IEEE Xplore base de datos.