Cuando las personas se encuentran en las primeras etapas de una enfermedad no diagnosticada, Las pruebas inmediatas que conducen al tratamiento son los mejores primeros pasos. Pero una extracción de sangre, generalmente realizada por un profesional médico armado con una aguja incómodamente grande, podría no ser la más rápida, método menos doloroso o más eficaz, según una nueva investigación.

Ahora, una técnica que utiliza microagujas capaces de extraer cantidades relativamente grandes de líquido intersticial, un líquido que se esconde debajo de la piel, abre nuevas posibilidades. Previamente, microagujas:diminutas, hueco, Agujas de acero inoxidable:han drenado pequeñas cantidades de líquido intersticial necesario para analizar los niveles de electrolitos, pero no pudieron extraer suficiente líquido para hacer prácticas pruebas médicas más complicadas. Los recursos más grandes del nuevo método podrían ser más efectivos para medir rápidamente la exposición a agentes de guerra química y biológica, así como para diagnosticar cáncer y otras enfermedades. dice el investigador y líder del equipo de Sandia National Laboratories, Ronen Polsky, quien es el investigador principal del proyecto patrocinado por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa y el programa de Investigación y Desarrollo Dirigido por Laboratorio de Sandia.

"Creemos que el líquido intersticial tiene un enorme potencial de diagnóstico, pero ha habido un problema con la recopilación de cantidades suficientes para el análisis clínico, "dijo Polsky." Líquido intersticial dérmico, debido a sus importantes funciones reguladoras en el organismo, en realidad, lleva más células inmunitarias que sangre, por lo que incluso podría predecir la aparición de algunas enfermedades más rápidamente que otros métodos ".

Polsky, junto con la Universidad de Nuevo México, El Centro Biológico Químico Edgewood del Ejército de EE. UU. y otros investigadores de Sandia describieron la nueva técnica en un artículo del 22 de octubre en el Naturaleza diario Biología de las comunicaciones .

Las cantidades relativamente grandes de líquido intersticial puro extraídas, que nunca antes se han logrado, hacer posible la creación de una base de datos de moléculas comprobables, como las proteínas, nucleótidos, moléculas pequeñas y otras vesículas de señalización de célula a célula llamadas exosomas. Su presencia o ausencia en el líquido intersticial de un paciente indicaría entonces, cuando los datos de una persona se transmiten por medios electrónicos a un futuro centro de datos, si trastornos corporales como cánceres, Puede haber una enfermedad hepática u otros problemas.

El nuevo protocolo de extracción de microagujas logró sus últimos resultados mediante la modificación de una técnica descrita en un artículo técnico de 1999. La técnica original extraía fluido con una microaguja adherida a un sustrato plano que penetraba en la piel. En la reciente modificación, Se utilizó por casualidad un anillo concéntrico de un inyector de pluma de insulina cortado horizontalmente que rodeaba la aguja y se dispuso de una cantidad mucho mayor de líquido.

"El papel anterior mostraba menos de un microlitro por inserción y nuestras nuevas agujas obtenían hasta 2 microlitros por aguja, así que planteamos la hipótesis de que la diferencia tenía que ser el montaje alrededor de la aguja modulando la presión presionada sobre la piel, "dijo el investigador de Sandia Phillip Miller, el autor principal del artículo. "Al crear matrices de agujas, nuestra cantidad extraíble aumentó de 2 microlitros a hasta 20 microlitros en sujetos humanos. "Un microlitro equivale aproximadamente a 0,000034 onzas líquidas.

Líquido intersticial, el fluido transparente que rodea todas las células humanas, se experimenta más comúnmente como el líquido que hincha las ampollas. Es tan importante para el transporte de biomoléculas entre las células y como intermediario entre la sangre y el sistema linfático que algunos investigadores se han referido a él. como la piel, como otro órgano corporal.

La ventaja del líquido intersticial para los pacientes es que se puede probar con agujas de 1,5 milímetros (aproximadamente 0,06 pulgadas) que son demasiado cortas para llegar a los nervios que causan dolor. Tampoco tiene glóbulos rojos que enturbien los resultados de las pruebas. Hasta esta última investigación, el fluido tenía solo una dificultad:la incapacidad de los investigadores para recolectar suficiente cantidad de fragmentos celulares intactos para realizar un número adecuado de pruebas para una caracterización completa. Una microaguja presionada en la piel enviaría solo el líquido intersticial que había desplazado:una fracción de un microlitro. Alternativamente, la inserción de una pequeña bomba de fluido produjo grandes cantidades de fluido, pero dañadas.

Acuerdo de investigación de un millón de dólares

El trabajo durante la última década ha utilizado las agujas en el laboratorio para recolectar pequeñas cantidades (fracciones de microlitros) de líquido intersticial para detectar cambios en tiempo real en las sales corporales que indican fatiga. Los investigadores imaginaron un dispositivo del tamaño de un reloj de pulsera que brindaba lecturas instantáneas de electrolitos a los atletas y sus entrenadores. personal militar en el campo o ciudadanos comunes que se sienten un poco deprimidos.

Esa técnica ha demostrado tener un interés más que teórico:Sandia Labs, con Polsky como investigador principal, acaba de firmar un acuerdo de investigación y desarrollo cooperativo de $ 1 millón con una empresa con sede en Australia, Microfluidics Biomedical Pty. Ltd., para desarrollar un reloj que detecte el lactato y la glucosa en tiempo real. Se proyecta que el reloj estará listo para el mercado dentro de tres años. Polsky habló sobre este concepto en una charla TEDxABQ en septiembre de 2017.

El acuerdo se basa en el interés de la empresa en crear un dispositivo de medición en tiempo real para los entusiastas del deporte. soldados en el campo y gente común interesada en determinar inmediatamente los problemas de salud personal. La experiencia de la compañía en el desarrollo de algoritmos y la experiencia de Sandia en la microfabricación de sensores integrados autónomos y tecnología de microagujas se unirán al desarrollo del producto.

Se probarán varios diseños de relojes en cuanto a sensibilidad y selectividad, así como para uso a largo plazo en rangos de concentración relevantes en un líquido intersticial sintético y luego en sujetos vivos. Microfluidics Biomedical diseñará la tecnología inalámbrica para transmitir la señal generada por los sensores, que pueden leer los entrenadores, líderes de equipos militares o la persona propietaria del reloj.

Este acuerdo de investigación es significativo porque es un paso en el cruce de lo que los empresarios llaman el "valle de la muerte" que a menudo separa la innovación de laboratorio de la realización como producto comercial.

Pero la comunidad de investigadores que investiga el uso médico de las microagujas quería examinar un juego más grande, incluida la detección de enfermedades temidas más intrusivas que una mera escasez de electrolitos.

Se necesitarán más pruebas para recopilar datos sobre los componentes del fluido intersticial que reflejan en especie, aunque no en cantidad, muchos de los disponibles para sangre. Una vez logrado, el escenario estará listo para más simple, más económico, más rápido, pruebas indoloras que se espera que en el futuro se transmitan electrónicamente desde el reloj de pulsera de un participante a un banco de datos central, para determinar en tiempo real la existencia de un problema médico y su remedio en la etapa más temprana.

Se necesitarán muchos años para crear una base de datos completa de las enfermedades del mundo, Dijo Polsky. Así que actualmente él y su equipo están iniciando un nuevo proyecto para observar los biomarcadores en el líquido intersticial que evolucionan después de las vacunas contra la influenza. El esfuerzo utilizará empleados voluntarios de Sandia. "Las vacunas contra la influenza son una forma ideal de estudiar la patogenia de las enfermedades infecciosas y este estudio puede conducir a una nueva forma de diagnosticar la influenza y caracterizar su propagación, "dijo Polsky.