Hacer un biosensor revolucionario toma sangre, sudor y lágrimas.

Y saliva naturalmente.

Jason Heikenfeld, profesor de la Universidad de Cincinnati, examinó el potencial de estos y otros biofluidos para evaluar la salud humana con pequeños, sensores portátiles para la revista Biotecnología de la naturaleza .

Heikenfeld desarrolla tecnología portátil en su Laboratorio de dispositivos novedosos en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC. Su laboratorio creó el año pasado el primer dispositivo de prueba continua del mundo que toma muestras de sudor con la misma eficacia que la sangre, pero de forma no invasiva y durante muchas horas.

"Por último, Los avances tecnológicos en wearables están limitados por la propia biología humana, ", dijo el estudio.

Notablemente, muchas de las innovaciones en el campo de los biosensores y la tecnología del sudor se desarrollaron en Cincinnati. Se comercializa en la región el primer monitor de glucosa para la diabetes. El inventor del primer antitranspirante del mundo, llamado Odorono, era un médico de Cincinnati llamado Abraham Murphey.

"Tenemos una historia muy sólida en este campo aquí. Es realmente fascinante, "Dijo Heikenfeld.

Heikenfeld atribuye el éxito de su laboratorio al arduo trabajo de su equipo.

"Hemos podido llegar lejos y rápido aquí, ", Dijo Heikenfeld." Resolvemos con cierto tipo de estudiante. Por mucho que tengamos profesores brillantes en la UC, si no tuviéramos estudiantes talentosos aquí, esta tecnología no existiría. Solo estaríamos hablando teóricamente sobre el potencial ".

En el Naturaleza artículo, Heikenfeld identificó cuatro oleadas de descubrimientos cuando se trata de evaluar la salud humana. Primero, los médicos comenzaron a extraer y enviar sangre a los laboratorios de forma invasiva, proceso lento y laborioso al que los pacientes todavía se someten en la actualidad.

A partir de la década de 1980, los investigadores incluido el profesor pionero de ingeniería de UC, Chong Ahn, desarrolló pruebas de laboratorio en el punto de atención que permitieron a los médicos obtener resultados inmediatos. En lugar de enviar muestras a un laboratorio, los médicos podían analizar las muestras ellos mismos utilizando diminutos dispositivos autónomos.

"El Dr. Ahn ha estado a la vanguardia en el desarrollo de estos dispositivos en el punto de atención, "Dijo Heikenfeld.

Ahora, Heikenfeld dijo:estamos en medio de una tercera ola:monitoreo continuo del estado con dispositivos portátiles como los desarrollados en UC. Estos proporcionan datos a lo largo del tiempo para que los médicos puedan rastrear las tendencias de salud en lugar de confiar en la instantánea que proporciona un solo análisis de sangre.

"Eso es súper poderoso porque me dice que estoy mejorando? ¿Estoy empeorando?" Dijo Heikenfeld.

Finalmente, el campo verá dispositivos implantados en el cuerpo para un diagnóstico o monitoreo a largo plazo, él dijo. Pero primero los investigadores tendrán que crear sensores robustos que puedan proporcionar información precisa durante un período de tiempo mucho más largo.

"Ese es el gran desafío, "Dijo Heikenfeld." Los sensores son químicamente reactivos en sí mismos. Entonces no duran ".

Después de examinar el uso de saliva, lágrimas y líquido intersticial, Heikenfeld concluyó en el Naturaleza artículo que el sudor es el más prometedor para las pruebas no invasivas porque proporciona información similar a la sangre y su tasa de secreción se puede controlar y medir.

En su laboratorio de dispositivos novedosos en la UC, Heikenfeld y sus estudiantes han estado creando nuevos sensores en un parche portátil del tamaño de una tirita que estimula el sudor incluso cuando el paciente está fresco y descansando. El sensor mide analitos específicos a lo largo del tiempo que los médicos pueden usar para determinar cómo está respondiendo el paciente a un tratamiento farmacológico.

Los sensores se pueden adaptar para medir cualquier cosa, desde medicamentos hasta hormonas y deshidratación, Dijo Heikenfeld.

El año pasado, el laboratorio creó el primer sensor de monitoreo continuo del mundo que puede registrar la misma información de salud en el sudor que los médicos durante generaciones han examinado en sangre. El hito es notable porque el sensor continuo permite a los médicos realizar un seguimiento de la salud a lo largo del tiempo para ver si un paciente está mejorando o empeorando. Y pueden hacerlo de forma no invasiva con un pequeño parche aplicado en la piel que estimula el sudor hasta por 24 horas seguidas.

"Este es el Santo Grial. Por primera vez, podemos mostrar aquí los datos de sangre; aquí están los datos del sudor, y funcionan a la perfección juntos, "Dijo Heikenfeld.

Heikenfeld y sus estudiantes publicaron sus últimos hallazgos experimentales en diciembre en la revista Lab on a Chip. El estudio de UC rastreó cómo los sujetos de prueba metabolizaban el etanol. El estudio concluyó que el sudor proporciona prácticamente la misma información que la sangre para medir la presencia de un fármaco en el cuerpo.

El último avance en la UC marcó la culminación de más de siete años de investigación, él dijo.

"Para medicamentos, podemos usar el sudor para obtener una medición exacta de las concentraciones en la sangre, ", Dijo Heikenfeld." Eso es importante porque una vez que podamos medir las concentraciones de terapéutica en la sangre, podemos mirar la dosificación de los medicamentos. Y eso podría hacer que la dosis actual parezca algo de la Edad de Piedra ".

Cincinnati es el hogar de varias empresas que están cambiando las tecnologías para la prescripción de medicamentos, entrega y seguimiento de productos comerciales. La lista incluye Assurex Health, Habilitar inyecciones y sistemas ecrinos de Heikenfeld, donde es cofundador y director científico.

El coautor del estudio y biólogo computacional Tongli Zhang dijo que dispositivos como estos ayudarán a los médicos a brindar atención personalizada. Zhang es profesor asistente en el Departamento de Farmacología y Fisiología de Sistemas de la Facultad de Medicina de la UC.

"No se les da a los niños la misma dosis de medicamento que a los adultos. Del mismo modo, podemos especificar una dosis basada en el peso del paciente, ", Dijo Zhang." Pero algunos pacientes pueden tener insuficiencia hepática o renal. Y otros pueden metabolizar un fármaco 10 veces más rápido. Por lo tanto, la misma dosis podría ser ineficaz en algunos pacientes y tóxica en otros ".

Zhang dijo que los sensores continuos podrían cambiar los tratamientos de manera fundamental.

"La medicina personalizada o individualizada se está convirtiendo en un asunto más importante. Nos damos cuenta de que es importante. Si podemos entender lo que sucede en el cuerpo, podemos adaptar el tratamiento en consecuencia, " él dijo.

La UC está a la vanguardia del desarrollo de nuevos biosensores que, según Heikenfeld, revolucionarán la forma en que rastreamos las enfermedades y el bienestar.

"UC continúa construyendo sobre nuestra rica historia regional al revolucionar el diagnóstico a través de esta tercera ola de detección bioquímica continua, " él dijo.