por David | May 9, 2023 | BIOMEDICO
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un parche para la piel suave y elástico que se puede usar en el cuello para controlar continuamente la presión arterial y la frecuencia cardíaca mientras se miden los niveles de glucosa, lactato, alcohol o cafeína del usuario. Es el primer dispositivo portátil que monitorea señales cardiovasculares y múltiples niveles bioquímicos en el cuerpo humano al mismo tiempo.
Tal dispositivo podría beneficiar a las personas que controlan la presión arterial alta y la diabetes, personas que también tienen un alto riesgo de enfermarse gravemente con COVID-19 .
Un parche suave para la piel que puede hacerlo todo también ofrecería una alternativa conveniente para los pacientes en unidades de cuidados intensivos, incluidos los bebés en la UCIN, que necesitan un control continuo de la presión arterial y otros signos vitales. Actualmente, estos procedimientos implican la inserción de catéteres en las profundidades de las arterias de los pacientes y la conexión de los pacientes a varios monitores del hospital.
El parche es una lámina delgada de polímeros elásticos que pueden adaptarse a la piel. Está equipado con un sensor de presión arterial y dos sensores químicos: uno que mide los niveles de lactato (un biomarcador del esfuerzo físico), la cafeína y el alcohol en el sudor, y otro que mide los niveles de glucosa en el líquido intersticial. El parche es capaz de medir tres parámetros a la vez, uno de cada sensor: presión arterial, glucosa y lactato, alcohol o cafeína. “Teóricamente, podemos detectarlos todos al mismo tiempo, pero eso requeriría un diseño de sensor diferente”, dijo Yin, quien también es Ph.D. estudiante en el laboratorio de Wang.
El sensor de presión arterial se encuentra cerca del centro del parche. Consiste en un conjunto de pequeños transductores de ultrasonido que se sueldan al parche mediante una tinta conductora. Un voltaje aplicado a los transductores hace que envíen ondas de ultrasonido al cuerpo. Cuando las ondas de ultrasonido rebotan en una arteria, el sensor detecta los ecos y traduce las señales en una lectura de presión arterial.
Los sensores químicos son dos electrodos que están serigrafiados en el parche con tinta conductora. El electrodo que detecta lactato, cafeína y alcohol está impreso en el lado derecho del parche; funciona liberando un fármaco llamado pilocarpina en la piel para inducir el sudor y detectando las sustancias químicas en el sudor. El otro electrodo, que detecta la glucosa, está impreso en el lado izquierdo; funciona pasando una corriente eléctrica suave a través de la piel para liberar líquido intersticial y midiendo la glucosa en ese líquido.
Uno de los mayores desafíos al hacer el parche fue eliminar la interferencia entre las señales de los sensores. Para hacer esto, los investigadores tuvieron que averiguar el espacio óptimo entre el sensor de presión arterial y los sensores químicos. Descubrieron que un centímetro de espacio funcionaba mientras mantenían el dispositivo lo más pequeño posible. Los investigadores también tuvieron que descubrir cómo proteger físicamente los sensores químicos del sensor de presión arterial. Este último normalmente viene equipado con un gel de ultrasonido líquido para producir lecturas claras. Pero los sensores químicos también están equipados con sus propios hidrogeles, y el problema es que si algún gel líquido del sensor de presión arterial sale y entra en contacto con los otros geles, causará interferencia entre los sensores. Entonces, en cambio, los investigadores usaron un gel de ultrasonido sólido, que encontraron que funciona tan bien como la versión líquida pero sin fugas.
El equipo ya está trabajando en una nueva versión del parche, una con aún más sensores. “Hay oportunidades para monitorear otros biomarcadores asociados con varias enfermedades. Estamos buscando agregar más valor clínico a este dispositivo”, dijo Sempionatto. El trabajo en curso también incluye la reducción de la electrónica para el sensor de presión arterial. En este momento, el sensor debe estar conectado a una fuente de alimentación y a una máquina de sobremesa para mostrar sus lecturas. El objetivo final es poner todo esto en el parche y hacer que todo sea inalámbrico.
por David | Abr 24, 2023 | BIOMEDICO
Un grupo de investigadores del Royal Melbourne Institute of Technology han diseñado una App para dispositivos iOs que es capaz de identificar Parkinson con una elevada precisión. La App Requiere que el usuario hable al micrófono del terminal pronunciando diversos fonemas que debe generarse desde el cuello, desde la boca y desde la nariz. A continuación emplea una técnica de aprendizaje automático (máquinas de vectores de soporte) para diferenciar entre Parkinson y pacientes sanos.
En la validación que han publicado han empleado un conjunto de 72 sujetos, 36 de los cuales son sanos y 36 de ellos padecen Parkinson. Los pacientes con Parkinson habían padecido la enfermedad en promedio durante 6,4 años, siendo probablemente esto una de las principales limitaciones de este estudio: no había pacientes que estuvieran en una etapa muy incipiente de la enfermedad. No obstante, el modelo de aprendizaje automático fue capaz de predecir con una precisión del 100% aquellos pacientes que tenían Parkinson.
por David | Abr 17, 2023 | BIOMEDICO
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en Sidney (Australia), han presentado recientemente un prototipo de dispositivo capaz de imprimir en 3D células vivas directamente en órganos internos. La tecnología se presenta en forma de brazo robótico blando, flexible y en miniatura.
“La bioimpresión en 3D permite colocar con precisión células vivas y biomateriales, creando complejas estructuras vivas en 3D que se asemejan mucho a los tejidos y órganos naturales para acelerar el proceso de curación/recuperación de daños en tejidos/órganos”, explicó el Dr. Thanh Nho Do, profesor titular de la Escuela de Postgrado de Ingeniería Biomédica de la UNSW.
El trabajo de los científicos ha dado como resultado una bioimpresora 3D diminuta y flexible que puede introducirse en el cuerpo como un endoscopio y aplicar directamente biomateriales multicapa a la superficie de órganos y tejidos internos; el dispositivo de prueba de concepto, conocido como F3DB, cuenta con un cabezal giratorio muy maniobrable que “imprime” la tinta biológica, unido al extremo de un brazo robótico largo, flexible y con forma de serpiente, todo lo cual puede controlarse externamente.
El equipo de investigadores afirmó que, con un mayor desarrollo y potencialmente en un plazo de cinco a siete años, la tecnología podría ser utilizada por profesionales médicos para acceder a zonas del interior del cuerpo de difícil acceso a través de pequeñas incisiones cutáneas u orificios naturales. El dispositivo ha sido probado dentro de un colon artificial, además han impreso en 3D diversos materiales con diferentes formas en la superficie de un riñón de cerdo.
“Las técnicas actuales de bioimpresión en 3D requieren que los biomateriales se fabriquen fuera del cuerpo, y su implantación en una persona suele requerir una extensa cirugía a campo abierto, lo que aumenta los riesgos de infección. Gracias a nuestra bioimpresora 3D flexible, los biomateriales pueden aplicarse directamente a tejidos u órganos diana con un método mínimamente invasivo”, comentó el Dr. Do.
La siguiente fase de desarrollo del sistema, para el que se ha concedido una patente provisional, incluye pruebas en animales vivos para demostrar su utilidad práctica.
Los investigadores también planean implementar funciones adicionales, como una cámara integrada y un sistema de escaneado en tiempo real que reconstruiría la tomografía tridimensional del tejido en movimiento dentro del cuerpo.
por David | Abr 10, 2023 | BIOMEDICO
Investigadores de la Ecole Polytechique Federale de Lausanne han combinado los campos del diseño de chips de bajo consumo, los algoritmos de aprendizaje automático y los electrodos blandos implantables para crear una interfaz neuronal capaz de identificar y mitigar los síntomas de diversos trastornos neurológicos.
Mahsa Shoaran, del Laboratorio de Neurotecnologías Integradas de la Facultad de Ingeniería, trabajó junto con Stéphanie Lacour del Laboratorio de Interfaces Bioelectrónicas Suaves para crear NeuralTree, un sistema de neuromodulación de ciclo cerrado en un chip que es capaz de detectar y aliviar los síntomas de la enfermedad.
El sistema cuenta con una matriz de detección de alta resolución de 256 canales y un procesador de aprendizaje automático de bajo consumo, lo que le permite extraer y categorizar de manera efectiva una amplia gama de biomarcadores a partir de datos de pacientes reales y modelos de enfermedades animales in vivo. Esto da como resultado un alto nivel de precisión en la predicción de síntomas.
NeuralTree funciona mediante la extracción de biomarcadores neuronales (patrones de señales eléctricas que se sabe que están asociados con ciertos trastornos neurológicos) de las ondas cerebrales. Luego clasifica las señales e indica si anuncian un ataque epiléptico inminente o un temblor parkinsoniano, por ejemplo, si se detecta un síntoma, se activa un neuroestimulador, también ubicado en el chip, que envía un pulso eléctrico para bloquearlo.
Shoaran explica que el diseño único de NeuralTree le da al sistema un grado de eficiencia y versatilidad sin precedentes en comparación con los sistemas de última generación. El chip cuenta con 256 canales de entrada, en comparación con los 32 de los dispositivos integrados de aprendizaje automático anteriores, lo que permite procesar más datos de alta resolución en el implante. El diseño de área eficiente del chip significa que también es extremadamente pequeño (3,48 mm2), lo que le otorga un gran potencial de escalabilidad a más canales. La integración de un algoritmo de aprendizaje ‘consciente de la energía’, que penaliza las funciones que consumen mucha energía, también hace que NeuralTree sea altamente eficiente en términos de energía.
Además de estas ventajas, el sistema puede detectar una gama más amplia de síntomas que otros dispositivos, que hasta ahora se han centrado principalmente en la detección de ataques epilépticos. El algoritmo de aprendizaje automático del chip se entrenó en conjuntos de datos de pacientes con epilepsia y enfermedad de Parkinson y clasificó con precisión las señales neuronales pregrabadas de ambas categorías.
por David | Abr 3, 2023 | BIOMEDICO
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Sydney (UTS) han desarrollado un nuevo dispositivo que puede detectar y analizar células cancerosas a partir de muestras de sangre, lo que permite a los médicos evitar cirugías de biopsia invasivas y monitorear el progreso del tratamiento.
El cáncer es una de las principales causas de enfermedad y muerte en Australia, los pacientes con sospecha de cáncer en órganos como el hígado, el colon o el riñón, a menudo requieren cirugía para un diagnóstico definitivo.
Hacerse una biopsia puede causar molestias a los pacientes, así como un mayor riesgo de complicaciones debido a la cirugía y mayores costos, pero un diagnóstico de cáncer preciso es vital para un tratamiento efectivo.
“Manejar el cáncer a través de la evaluación de células tumorales en muestras de sangre es mucho menos invasivo que tomar biopsias de tejido. Permite a los médicos repetir las pruebas y monitorear la respuesta del paciente al tratamiento”, dijo el profesor Majid Warkiani de la Escuela de Ingeniería Biomédica de la UTS.
El dispositivo Static Droplet Microfluidic es capaz de detectar rápidamente las células tumorales circulantes que se han desprendido de un tumor primario y han entrado en el torrente sanguíneo. El dispositivo utiliza una firma metabólica única del cáncer para diferenciar las células tumorales de las células sanguíneas normales.
En la década de 1920, Otto Warburg descubrió que las células cancerosas consumen mucha glucosa y, por lo tanto, producen más lactato; Por lo que este dispositivo monitorea el aumento de lactato en células individuales utilizando tintes fluorescentes sensibles al pH que detectan la acidificación alrededor de las células.
Una sola célula tumoral puede existir entre miles de millones de células sanguíneas en solo un mililitro de sangre, por lo que es muy difícil de encontrar. La nueva tecnología de detección cuenta con 38.400 cámaras capaces de aislar y clasificar el número de células tumorales metabólicamente activas.
Una vez que las células tumorales se identifican con el dispositivo, pueden someterse a un análisis genético y molecular, lo que puede ayudar en el diagnóstico y clasificación del cáncer e informar planes de tratamiento personalizados.
Las células tumorales circulantes también son precursoras de la metástasis, donde el cáncer migra a órganos distantes, que es la causa del 90 % de las muertes asociadas al cáncer. El estudio de estas células puede proporcionar información sobre la biología de la metástasis del cáncer, lo que puede informar el desarrollo de nuevos tratamientos.
Las tecnologías de biopsia líquida existentes requieren mucho tiempo, son costosas y dependen de operadores calificados, lo que limita su aplicación en entornos clínicos.
Esta nueva tecnología está diseñada para integrarse en laboratorios clínicos y de investigación sin depender de equipos de alta gama y operadores capacitados. Esto permitirá a los médicos diagnosticar y controlar a los pacientes con cáncer de una manera práctica y rentable.
