Gracias a un enfoque poco ortodoxo propuesto por los investigadores de la EPFL, los pacientes pronto podrán rastrear su enfermedad simplemente bebiendo una solución que contiene millones de pequeños sensores electrónicos disfrazados de bacterias.

Imagínese poder rastrear el desarrollo de células enfermas en tiempo real, simplemente haciendo que los pacientes beban un vaso de agua que contiene millones de pequeños biosensores electrónicos. Una vez que se hayan ingerido los sensores microscópicos, viajarían al tejido enfermo en el cuerpo de un paciente y enviarían un flujo continuo de datos de diagnóstico a través de la telemetría.

Ese es el ambicioso objetivo que se han fijado Sandro Carrara del Laboratorio de Sistemas Integrados de EPFL (Escuela de Ingeniería / Ciencias de la Computación y la Comunicación) y Pantelis Georgiou del Imperial College London. Esta tecnología parece ahora posible gracias a los avances en los procesos de nanofabricación de circuitos integrados. Los investigadores de Berkeley habían discutido un concepto similar en 2013 donde sugirieron rociar circuitos CMOS en la corteza humana para monitorear la actividad neuronal.

En EPFL, los investigadores tienen la intención de utilizar el polvo corporal para un propósito más general. Ya han mostrado cómo teóricamente se podría crear un cubo CMOS de alrededor de 10 µm en cada lado. Presentaron estos hallazgos en la conferencia IEEE BioCAS. La viabilidad teórica del concepto también se ha discutido en un preprint en arXiv.

Los científicos esperan revolucionar los métodos de diagnóstico y brindar a los médicos una mejor comprensión de enfermedades como el cáncer. "En la actualidad, los médicos administran medicamentos a los pacientes con cáncer y esperan a ver si las células tumorales desaparecen. Pero tener una retroalimentación continua sobre cómo las células responden a un tratamiento dado sería de un valor sin precedentes, "dice Carrara.

Los sensores microscópicos tendrían forma de cubo y tendrían tres electrodos complementarios en sus superficies. Después de que un paciente los traga, atravesarían las paredes intestinales a través del proceso natural de endocitosis. Pero ese proceso solo puede ocurrir si el cuerpo del paciente cree que los sensores son bacterias o glóbulos rojos. Así que los científicos planean cubrir los sensores con un recubrimiento especial y encogerlos a 10 µm en cada lado. Una vez que los sensores ingresan al torrente sanguíneo, viajarían al área afectada y se adherirían a las células enfermas utilizando ligandos dirigidos como anticuerpos. Desde allí, pudieron rastrear el progreso de la enfermedad.

Los sensores actuarían como espías, proporcionar información sobre el metabolismo de una célula cancerosa, por ejemplo, o en la concentración local de un fármaco que se había administrado. "Los electrodos en las superficies de los sensores podrían identificar la proteína o molécula de fármaco correcta con la que entran en contacto, porque cada tipo de molécula alteraría la corriente de una manera diferente, "dice Carrara. Los datos se recopilarían utilizando un sistema de transmisión de energía inalámbrico." Se generaría un campo electromagnético u ondas de ultrasonido fuera del cuerpo del paciente para cargar los sensores y recopilar datos. Los sensores no contienen baterías, "agrega Carrara.

Para desarrollar su idea, los científicos se basaron en ejemplos concretos de la literatura, como sensores de glucosa de alrededor de 10 µm que utilizan circuitos CMOS, y un sensor de glucosa simple con un diámetro de solo 2,5 µm. Además, Un dispositivo de diagnóstico telemétrico de 10 mm cubierto con una resina epoxi biocompatible ya se probó con éxito en ratones en 2016. Sin embargo, el equipo de investigación todavía tiene considerables obstáculos que superar. Primero, los científicos deben encoger los sensores por debajo de 10 µm en cada lado, de modo que sean aproximadamente del mismo tamaño que los glóbulos rojos. Luego, deberán demostrar la viabilidad tanto de su tecnología como del sistema de carga.

¿Tendrían efectos secundarios estos minúsculos sensores? Por ahora, es demasiado pronto para decirlo. Los científicos creen que los sensores podrían eliminarse fácilmente del cuerpo de un paciente, ya sea cuando se extirpa el tumor o, si resulta que no hay tejido enfermo, luego a través de la orina o las heces del paciente.