Los científicos de la Universidad de Rutgers-New Brunswick han creado un sensor basado en grafeno que podría conducir a una detección más temprana de ataques de asma inminentes y mejorar el manejo del asma y otras enfermedades respiratorias. previniendo hospitalizaciones y muertes.

El sensor allana el camino para el desarrollo de dispositivos, posiblemente parecidos a los rastreadores de actividad física como el Fitbit, que las personas podrían usar y luego saber cuándo y en qué dosis tomar su medicación.

"Nuestra visión es desarrollar un dispositivo que una persona con asma u otra enfermedad respiratoria pueda usar alrededor del cuello o en la muñeca y soplar periódicamente para predecir la aparición de un ataque de asma u otros problemas". "dijo Mehdi Javanmard, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática. "Avanza en el campo de la medicina personalizada y de precisión".

Javanmard y un equipo diverso de expertos de Rutgers-New Brunswick describen su invención en un estudio publicado en línea hoy en la revista. Microsistemas y nanoingeniería .

Asma, que causa inflamación de las vías respiratorias y obstruye el flujo de aire, afecta a unos 300 millones de personas en todo el mundo. Aproximadamente 17,7 millones de adultos y 6,3 millones de niños en los Estados Unidos fueron diagnosticados con asma en 2014. Los síntomas incluyen tos, sibilancias dificultad para respirar, y opresión en el pecho. Otras dolencias pulmonares graves incluyen enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), que engloba enfisema y bronquitis crónica.

Los métodos no invasivos de hoy para diagnosticar y monitorear el asma son limitados para caracterizar la naturaleza y el grado de inflamación de las vías respiratorias. y requieren costosos, equipo voluminoso que los pacientes no pueden llevar fácilmente con ellos. Los métodos incluyen espirometría, que mide la capacidad respiratoria, y pruebas de óxido nítrico exhalado, un indicador de inflamación de las vías respiratorias. Hay una necesidad urgente de mejorar métodos mínimamente invasivos para el diagnóstico molecular y el seguimiento del asma, dice el estudio.

La medición de biomarcadores en el condensado del aliento exhalado (pequeñas gotas de líquido que se descargan durante la respiración) puede contribuir a comprender el asma a nivel molecular y conducir a un tratamiento específico y un mejor manejo de la enfermedad.

El sensor electroquímico miniaturizado de los investigadores de Rutgers mide con precisión el nitrito en el condensado del aire exhalado utilizando óxido de grafeno reducido. El óxido de grafeno reducido resiste la corrosión, tiene propiedades eléctricas superiores y es muy preciso en la detección de biomarcadores. El grafeno es una capa delgada del grafito que se usa en los lápices.

"El nivel de nitrito en el condensado del aliento es un biomarcador prometedor para la inflamación en el tracto respiratorio. Un método fácil de medir puede ayudar a un asmático a determinar si los contaminantes del aire los están afectando para que puedan administrar mejor el uso de medicamentos y la actividad física. "dijo Clifford Weisel, coautor del estudio y profesor del Instituto de Ciencias de la Salud Ambiental y Ocupacional de Rutgers (EOHSI). "También podría usarse en el consultorio de un médico y en los departamentos de emergencia para monitorear la efectividad de varios medicamentos antiinflamatorios para optimizar el tratamiento".

"El aumento de la inflamación de las vías respiratorias puede ser una señal de advertencia temprana de un mayor riesgo de un ataque de asma o una exacerbación de la EPOC, permitir medidas preventivas o tratamientos más tempranos y eficaces, "dijo Robert Laumbach, coautor del estudio y médico de medicina ambiental y ocupacional en EOHSI.

"Solo mirando toser, sibilancias y otros síntomas externos, la precisión del diagnóstico es a menudo deficiente, por eso, esta idea de monitorear biomarcadores continuamente puede resultar en un cambio de paradigma, "dijo Javanmard, que trabaja en la Facultad de Ingeniería. "La capacidad de realizar una cuantificación sin etiquetas del contenido de nitrito en el condensado del aire exhalado en un solo paso sin ningún tratamiento previo de la muestra resuelve un cuello de botella clave para permitir el manejo portátil del asma".

El siguiente paso es desarrollar un portátil, sistema portátil, que podría estar disponible comercialmente en cinco años, él dijo. Los investigadores también prevén expandir la cantidad de biomarcadores de inflamación que un dispositivo podría detectar y medir.

"Solo en EE. UU., inflamación de la alergia, el asma y diversas afecciones respiratorias están en aumento, para que los dispositivos que puedan ayudar a diagnosticar supervisar y gestionar estas condiciones tendrá una gran demanda, "Dijo Javanmard.