Investigadores del MIT y Northeastern han ideado un nuevo sistema para monitorear indicadores biomédicos, como los niveles de sodio o glucosa en la sangre, que algún día podría conducir a dispositivos implantables que permitirían, por ejemplo, personas con diabetes para controlar su nivel de azúcar en sangre con solo echar un vistazo a un área de la piel.

Varios investigadores han desarrollado sistemas basados ​​en micropartículas:huecos, partículas microscópicas llenas de sustancias químicas específicas:para controlar las condiciones biomédicas o para la administración selectiva de medicamentos a determinados órganos o áreas del cuerpo. Pero un inconveniente de estos sistemas es que las partículas son lo suficientemente pequeñas como para ser barridas del sitio inicial con el tiempo. El nuevo sistema involucra un tipo diferente de micropartículas que pueden evitar este problema.

Mientras que las partículas tradicionales son esféricas, las nuevas partículas tienen forma de tubos largos. El estrecho ancho de los tubos, que es comparable al de las micropartículas previamente estudiadas, mantiene el contenido de los tubos muy cerca de la sangre o el tejido corporal, facilitando que las partículas detecten y respondan a condiciones químicas o de otro tipo en su entorno. La longitud relativamente mayor de los tubos mantiene los tubos muy bien anclados en su lugar para un monitoreo a largo plazo, tal vez durante meses.

Las partículas eventualmente podrían usarse para monitorear los niveles de glucosa de los diabéticos o los niveles de sal de aquellos con una condición que puede causar cambios en las concentraciones de sal en sangre.

Los nuevos hallazgos se publican en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , en un artículo publicado en línea en enero y que pronto aparecerá en la versión impresa. Fue coautor de Karen Gleason, el profesor Alexander e I. Michael Kasser de Ingeniería Química en el MIT; Heather Clark, profesor de ciencia farmacéutica en Northeastern University; La investigadora postdoctoral del MIT Gozde Ozaydin-Ince; y el estudiante de doctorado del noreste J. Matthew Dubach.

El proceso de creación de las nuevas nanopartículas es una consecuencia del trabajo de Gleason sobre un método de recubrimiento de materiales mediante la vaporización del material de recubrimiento y dejándolo depositar sobre una superficie a recubrir. En el trabajo publicado el mes pasado, ella y sus compañeros de trabajo habían demostrado que esta técnica, llamada deposición química en fase de vapor (CVD), se podía utilizar para recubrir un material que contenía poros microscópicos, haciendo así los poros aún más pequeños y dándoles una superficie que podría responder a las propiedades químicas de los materiales que los atraviesan.

Este nuevo trabajo utiliza CVD para recubrir una capa de óxido de aluminio que ha sido grabada para contener poros diminutos, y, como en el trabajo anterior, el revestimiento se extiende hacia las paredes de estos poros. Pero luego el material recubierto en sí mismo se disuelve, dejando solo una serie de tubos huecos donde solían estar los poros. Antes de que, aunque, se puede agregar otro material, algo que responda al medio ambiente, o una droga para ser entregada, por ejemplo. Luego, los tubos se tapan en cada extremo.

Gleason explica que estos "microworms, "Como ella los llama, luego se puede inyectar debajo de la piel para formar un "tatuaje" fluorescente. Al llenar los diminutos tubos huecos con un material fluorescente, es decir, emite luz de un color particular, en respuesta a la presencia de una sustancia química específica, "El grado de fluorescencia proporciona un control fisiológico continuo de una sustancia química específica" en el cuerpo, y se puede controlar directamente a través de la piel. La luz emitida por la sustancia química fluorescente "es visible para el ojo humano, y así puede ser interpretado directamente por el paciente sin la necesidad de monitores voluminosos, ”Ella dice.

Si bien los microworm iniciales se hicieron para detectar niveles de sal, y fueron probados con éxito en ratones, hay una variedad de aplicaciones potenciales, Dice Gleason. Una posibilidad importante es medir los niveles de glucosa:“Un control estricto de los niveles de glucosa puede ayudar a las personas a evitar los devastadores efectos secundarios de la diabetes, la causa número uno de insuficiencia renal, ceguera en adultos, daño al sistema nervioso, y amputaciones y también un factor de riesgo importante de insuficiencia cardíaca, accidente cerebrovascular y defectos de nacimiento, ”Ella dice. La diabetes afecta actualmente a más de 20 millones de personas en los EE. UU., y se espera que se duplique en 25 años.

Los tubos son tan pequeños, de unos 200 nanómetros de diámetro, o menos de una centésima parte del ancho de un cabello humano, que "el cuerpo ni siquiera cree que están allí, "Gleason dice, permitiéndoles operar en "modo sigiloso" sin desencadenar ninguna respuesta física.

Raoul Kopelman, el Profesor Distinguido de Química de la Universidad Richard Smalley, Profesor de Física y Física Aplicada e Investigación de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Michigan, llama a esto "trabajo de alta calidad realizado por un equipo de expertos, "Y dice, "En principio, esto podría abrir el camino para evitar los análisis de sangre, que necesitan un laboratorio central, enfermeras expertas, tiempo extra y costes extra. Se puede realizar en el consultorio de un médico, o incluso en casa. También evitará complicaciones para los pacientes con "dificultades, "O venas" gastadas ", pacientes que toman anticoagulantes, etc. ”Sin embargo, advirtió que "el mayor obstáculo es el factor de seguridad, es decir, aprobación de la FDA. Es posible que la FDA no solo se preocupe por la toxicidad química y la bio-eliminación a largo plazo, sino también sobre las complicaciones, es decir, ¿podría desencadenar coágulos de sangre? "

Además del hecho de que estos micro gusanos permanecen en su lugar cuando se inyectan en el cuerpo, su propio proceso de fabricación proporciona una ventaja significativa, Dice Gleason. Debido a que CVD es un método de fabricación estándar utilizado en la industria de semiconductores, la fabricación de estos dispositivos debería ser relativamente fácil y económica.

Gleason dice:"Uno puede imaginarse el uso de este tipo de tubos para envolver casi cualquier cosa, ”Incluidos los medicamentos que podrían administrarse lentamente con el tiempo a través de pequeñas aberturas en los tubos.