Un nuevo dispositivo desarrollado por investigadores de la Universidad de Stanford podría facilitar a los médicos el control del éxito de la cirugía de vasos sanguíneos. El sensor detallado en un artículo publicado el 8 de enero en Ingeniería Biomédica de la Naturaleza , monitorea el flujo de sangre a través de una arteria. Es biodegradable, sin batería e inalámbrico, por lo que es compacto y no necesita ser removido y puede advertir al médico de un paciente si hay un bloqueo.

"La medición del flujo sanguíneo es fundamental en muchas especialidades médicas, por lo que un sensor biodegradable inalámbrico podría afectar a múltiples campos, incluido el vascular, trasplante, cirugía reconstructiva y cardíaca, "dijo Paige Fox, profesor asistente de cirugía y coautor principal del artículo. "Mientras intentamos atender a los pacientes en todo el Área de la Bahía, Valle Central, California y más allá, esta es una tecnología que nos permitirá extender nuestra atención sin requerir visitas o pruebas presenciales ".

Monitorear el éxito de la cirugía en los vasos sanguíneos es un desafío, ya que la primera señal de problemas a menudo llega demasiado tarde. En ese momento, el paciente a menudo necesita una cirugía adicional que conlleva riesgos similares a los del procedimiento original. Este nuevo sensor podría permitir a los médicos controlar un vaso en curación desde lejos, creando oportunidades para intervenciones tempranas.

Fluir o no

El sensor se envuelve cómodamente alrededor del vaso de curación, donde la sangre que pasa pulsando empuja en su superficie interior. A medida que cambia la forma de esa superficie, altera la capacidad del sensor para almacenar carga eléctrica, que los médicos pueden detectar de forma remota desde un dispositivo ubicado cerca de la piel pero fuera del cuerpo. Ese dispositivo solicita una lectura haciendo ping a la antena del sensor, similar a un escáner de tarjetas de identificación. En el futuro, este dispositivo podría venir en forma de parche adhesivo o integrarse en otra tecnología, como un dispositivo portátil o un teléfono inteligente.

Los investigadores primero probaron el sensor en un entorno artificial donde bombearon aire a través de un tubo del tamaño de una arteria para imitar el flujo sanguíneo pulsante. Cirujano Yukitoshi Kaizawa, un ex becario postdoctoral en Stanford y coautor del artículo, también implantó el sensor alrededor de una arteria en una rata. Incluso a una escala tan pequeña, el sensor informó correctamente el flujo sanguíneo al lector inalámbrico. En este punto, solo estaban interesados ​​en detectar bloqueos completos, pero vieron indicios de que las versiones futuras de este sensor podrían identificar fluctuaciones más finas del flujo sanguíneo.

El sensor es una versión inalámbrica de la tecnología que el ingeniero químico Zhenan Bao ha estado desarrollando para dar a las prótesis un delicado sentido del tacto.

"Este tiene una historia, "dijo Bao, el profesor K. K. Lee en la Escuela de Ingeniería y coautor principal del artículo. "Siempre estuvimos interesados ​​en cómo podemos utilizar este tipo de sensores en aplicaciones médicas, pero nos llevó un tiempo encontrar el ajuste adecuado".

Los investigadores tuvieron que modificar los materiales de su sensor existente para hacerlo sensible a la sangre pulsante pero lo suficientemente rígido para mantener su forma. También tuvieron que mover la antena a un lugar donde estaría segura, no afectado por la pulsación, y rediseñe el condensador para que pueda colocarse alrededor de una arteria.

"Fue un proyecto muy exigente y requirió muchas rondas de experimentos y rediseños, "dijo Levent Beker, coautor principal del artículo y becario postdoctoral en el laboratorio Bao. "Siempre me han interesado las aplicaciones médicas y de implantes y esto podría abrir muchas oportunidades para el monitoreo o la telemedicina para muchas operaciones quirúrgicas".

Hacer conexiones

La idea de un sensor de arterias comenzó a tomar forma cuando la ex becaria postdoctoral Clementine Boutry del laboratorio Bao se acercó a Anaïs Legrand, quien fue becario postdoctoral en el laboratorio Fox, y conectó esos grupos, junto con el laboratorio de James Chang, el profesor de cirugía Johnson and Johnson.

Una vez que ponen su mirada en el monitor de flujo sanguíneo biodegradable, la colaboración ganó un postdoctorado de 2017 en la subvención inicial de Interface de Stanford ChEM-H, que apoya las colaboraciones de investigación postdoctoral que exploran nuevas ideas potencialmente transformadoras.

"Ambos valoramos a nuestros investigadores postdoctorales, pero no anticipamos el verdadero valor que esta reunión tendría para una asociación productiva a largo plazo, "dijo Fox.

Los investigadores ahora están encontrando la mejor manera de colocar los sensores en los vasos y refinar su sensibilidad. También están ansiosos por conocer otras ideas a medida que aumente el interés en esta área interdisciplinaria.

"El uso de sensores para permitir que un paciente descubra problemas desde el principio se está convirtiendo en una tendencia para la salud de precisión, ", Dijo Bao." Se requerirá personal de ingeniería, de la facultad de medicina y la gente de datos para trabajar realmente juntos, y los problemas que pueden abordar son muy emocionantes ".