El profesor asistente de ingeniería médica Wei Gao está enriqueciendo el campo de la medicina personalizada y de precisión con una abundante fuente de datos químicos:el sudor.

La tecnología de análisis de la transpiración de Gao permite la detección temprana de aberraciones fisiológicas, planes de tratamiento personalizados, y mayor precisión en el seguimiento de las drogas. Energía baja, por ejemplo, es un síntoma que podría estar asociado con una multitud de problemas de salud, pero un biosensor que lee el sudor puede detectar reacciones químicas anormales en el cuerpo que están asociadas con condiciones específicas.

Lo que sigue son tres ejemplos de cómo los biosensores de Gao algún día pueden ayudar a los médicos a interpretar lo que podría estar afligiéndote.

Monitor metabólico

La baja energía es un indicador común de varios trastornos metabólicos, pero una lectura del sensor que muestre los desequilibrios en el azúcar y los electrolitos induciría al médico a detectar la diabetes.

Los analizadores de sudor portátiles podrían ayudar a 30 millones de estadounidenses que tienen diabetes a controlar su condición. Y para los 84 millones de ciudadanos estadounidenses adicionales con prediabetes, Los biosensores podrían ayudar a proporcionar una detección temprana de la diabetes tipo 2, enfermedad del corazón, y accidente cerebrovascular. Los sensores también podrían rastrear biomarcadores que apuntan a desequilibrios asociados con la fibrosis quística y la gota.

"El sensor puede funcionar tanto como herramienta de diagnóstico como de gestión de enfermedades, "dice el estudiante graduado de Caltech, Yiran Yang, que desarrolla sensores portátiles que monitorean los trastornos metabólicos. Ella explica:"Aunque muchos alimentos tienen etiquetas nutricionales, esto no ayuda a los pacientes con ciertos trastornos metabólicos a comprender sus límites personales. Al monitorear la composición de su sudor a lo largo del día, los pacientes pueden ver cómo les afecta la dieta ".

En 2017, Yang se convirtió en el primer investigador en unirse al laboratorio de Gao. Desde entonces, el grupo ha crecido para incluir tres estudiantes graduados adicionales, tres becarios postdoctorales, cuatro eruditos visitantes, y cuatro estudiantes universitarios. El equipo trabaja con Gao en tecnología de biosensores y otros dispositivos médicos sintéticos micro y nano-bioelectrónicos.

Monitor de salud mental

La falta de energía también podría ser un síntoma de trastornos depresivos, pero diagnósticos de estrés postraumático, depresión post-parto, o la ideación suicida hoy en día se basan en gran medida en cuestionarios. Gao tiene como objetivo reemplazar este proceso subjetivo con mediciones objetivas.

"Mucha gente no sabe que está deprimida, y otros saben que lo son, pero no dicen nada al respecto, "Dice Gao." El análisis químico de su sudor podría dar una advertencia temprana sobre estas condiciones y ayudar a los cuidadores a diferenciar los tipos de trastornos depresivos e identificar las mejores opciones de tratamiento ".

Altos niveles de hormonas del estrés como el cortisol, y marcadores de inflamación como citocinas, están asociados con trastornos depresivos. Pero los valores normales de estos biomarcadores son diferentes para todos, y fluctúan a lo largo del día. "Con un biosensor, podríamos monitorear continuamente los datos moleculares de un individuo a lo largo del tiempo y determinar su línea de base personal, "Gao explica." "Entonces podríamos ver cuantitativamente si hay un problema".

En 2017, Gao fue uno de los primeros investigadores en recibir apoyo a través del Carver Mead New Adventures Fund de Caltech. Los exalumnos de Mead establecieron el fondo en 2014 para apoyar innovaciones, investigación en etapa inicial. "Esta beca me dio confianza para desarrollar el monitoreo de la salud mental, "Gao dice, "y estamos haciendo un buen progreso en esta dirección".

Monitor de medicación

En otros casos, la energía baja puede indicar que la prescripción de un paciente está inactiva. "Algunas personas necesitan dosis más bajas, mientras que otros necesitan dosis más altas, "Gao explica." Algunos se sobremedican, y muchos simplemente se olvidan de tomar sus medicamentos ". Los biosensores podrían mejorar enormemente la capacidad de los médicos para rastrear el cumplimiento del paciente y evaluar la eficacia de los medicamentos.

Hasta ahora, farmacocinética (el estudio de cómo se absorben los fármacos, repartido, y metabolizado) ha sido informado principalmente por datos recopilados en entornos hospitalarios y de laboratorio.

Las dosis de prescripción y las ventanas terapéuticas se extrapolan de poblaciones de pacientes relativamente pequeñas porque la recopilación de datos sobre concentraciones de fármacos requiere extracciones de sangre a intervalos cronometrados. Inalámbrico, Los biosensores portátiles permitirían la monitorización continua de poblaciones de pacientes más grandes durante períodos de tiempo más prolongados.

"A medida que desarrollamos este bajo costo, tecnología usable, pensamos en cómo podría ayudar especialmente a las personas en los países en desarrollo donde hay pocos recursos médicos, "Dice Gao." Pero ciertamente también puede beneficiar a millones aquí en los Estados Unidos ".