Los biosensores transparentes incrustados en lentes de contacto pronto podrían permitir a los médicos y pacientes monitorear los niveles de glucosa en sangre y una serie de otros signos reveladores de enfermedad sin pruebas invasivas. Los científicos dicen que las lentes de detección biológica basado en tecnología que llevó al desarrollo de teléfonos inteligentes con pantallas más vívidas, también podría usarse para rastrear el uso de drogas o servir como un sistema de detección temprana del cáncer y otras afecciones médicas graves.

Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 253ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense (ACS).

"Estos biosensores probablemente no arruinarán los laboratorios de sangre, "dice Gregory S. Herman, Doctor. "Pero creo que podemos hacer muchos diagnósticos utilizando información que se puede extraer de las lágrimas en los ojos".

Herman concibió por primera vez el uso de la biodetección mientras trabajaba en la industria. Allí, él y dos colegas inventaron un compuesto compuesto de óxido de indio, galio y zinc (IGZO). Este semiconductor revolucionó la electrónica, ofrecer a los consumidores pantallas de mayor resolución en televisores, teléfonos inteligentes y tabletas mientras ahorra energía y mejora la sensibilidad de la pantalla táctil.

Después de que se mudó a la Universidad Estatal de Oregon en 2009, Herman comenzó a investigar las aplicaciones biomédicas de esta tecnología. En particular, Quería encontrar una manera de ayudar a las personas con diabetes a controlar continuamente sus niveles de glucosa en sangre de manera más eficiente utilizando lentes de contacto con sensores biológicos.

El control continuo de la glucosa, en lugar del enfoque de punción y prueba, ayuda a reducir el riesgo de problemas de salud relacionados con la diabetes. Dice Herman. Pero la mayoría de los sistemas de monitoreo continuo de glucosa requieren la inserción de electrodos en varios lugares debajo de la piel. Esto puede ser doloroso y los electrodos pueden causar irritación de la piel o infecciones.

Herman dice que los lentes de contacto con detección biológica podrían eliminar muchos de estos problemas y mejorar el cumplimiento, ya que los usuarios pueden reemplazarlos fácilmente a diario. Y, a diferencia de los electrodos en la piel, son invisibles, lo que podría ayudar a los usuarios a sentirse menos cohibidos al usarlos.

Para probar esta idea, Herman y sus colegas desarrollaron por primera vez un método económico para fabricar dispositivos electrónicos IGZO. Luego, utilizaron el enfoque para fabricar un biosensor que contiene una hoja transparente de transistores de efecto de campo IGZO y glucosa oxidasa, una enzima que descompone la glucosa. Cuando agregaron glucosa a la mezcla, la enzima oxida el azúcar en sangre. Como resultado, el nivel de pH en la mezcla cambió y, Sucesivamente, desencadenó cambios en la corriente eléctrica que fluye a través del transistor IGZO.

En biosensores convencionales, estos cambios eléctricos se usarían para medir las concentraciones de glucosa en el líquido intersticial debajo de la piel de un paciente. Pero las concentraciones de glucosa son mucho más bajas en el ojo. Por lo tanto, cualquier biosensor incrustado en lentes de contacto deberá ser mucho más sensible. Para abordar este problema, los investigadores crearon nanoestructuras dentro del biosensor IGZO que pudieron detectar concentraciones de glucosa mucho más bajas que las que se encuentran en las lágrimas.

En teoria, Herman dice más de 2, Se podrían incrustar 500 biosensores, cada uno de los cuales mide una función corporal diferente, en un parche cuadrado de 1 milímetro de una lente de contacto IGZO. Una vez que estén completamente desarrollados, Herman dice:los biosensores podrían transmitir información de salud vital a teléfonos inteligentes y otros dispositivos con Wi-Fi o Bluetooth.

El equipo de Herman ya ha utilizado el sistema IGZO en catéteres para medir el ácido úrico, un indicador clave de la función renal, y está explorando la posibilidad de utilizarlo para la detección temprana del cáncer y otras afecciones graves. Sin embargo, Herman dice que podría pasar un año o más antes de que un prototipo de lente de contacto con sensor biológico esté listo para las pruebas en animales.