Un sorprendente descubrimiento en la retroalimentación de la temperatura ha resultado en el advenimiento de la revolucionaria tecnología biónica. Esta tecnología innovadora permite a los amputados sentir la temperatura de los objetos, que van de calientes a fríos, directamente con su mano fantasma. Este desarrollo crea nuevos caminos para las prótesis no invasivas.
Los investigadores Silvestro Micera y Solaiman Shokur se han interesado en incorporar nuevos comentarios sensoriales en las prótesis para proporcionar un toque más realista a los amputados, y su último estudio se centra en la temperatura. Se toparon con un descubrimiento sobre la retroalimentación de la temperatura que supera con creces sus expectativas.
Sintiendo lo invisible: los amputados redescubren las sensaciones perdidas a través de una tecnología innovadora
Por ECOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE 21 DE MAYO DE 2023
Los investigadores han desarrollado una tecnología biónica innovadora que permite a los amputados sentir la temperatura de los objetos con su miembro fantasma, proporcionando una sensación de reconexión con el miembro perdido. Mediante el uso de electrodos térmicos (termodos) colocados en el brazo residual para proporcionar retroalimentación de temperatura de forma no invasiva, los pacientes pueden sentir si un objeto está caliente o frío e incluso discernir el material del objeto, ofreciendo una experiencia táctil más realista con sus prótesis.
Un sorprendente descubrimiento en la retroalimentación de la temperatura ha resultado en el advenimiento de la revolucionaria tecnología biónica. Esta tecnología innovadora permite a los amputados sentir la temperatura de los objetos, que van de calientes a fríos, directamente con su mano fantasma. Este desarrollo crea nuevos caminos para las prótesis no invasivas.
“Cuando toco el muñón con la mano, siento un hormigueo en la mano que me falta, mi mano fantasma. Pero sentir la variación de temperatura es otra cosa, algo importante… algo hermoso”, dice Francesca Rossi.
Rossi, una amputada que reside en Bolonia, Italia, participó recientemente en un estudio de investigación que examina los impactos de la retroalimentación directa de la temperatura en la piel de su extremidad restante. Ella se encuentra entre los 17 pacientes que han sentido un cambio de temperatura en su mano fantasma debido a la tecnología pionera desarrollada por la EPFL . Sobre todo, dice, se siente reconectada con su mano perdida.
“La retroalimentación de la temperatura es una sensación agradable porque sientes la extremidad, la extremidad fantasma, por completo. Ya no se siente fantasma porque tu extremidad está de vuelta”, continúa Rossi.
Los investigadores Silvestro Micera y Solaiman Shokur se han interesado en incorporar nuevos comentarios sensoriales en las prótesis para proporcionar un toque más realista a los amputados, y su último estudio se centra en la temperatura. Se toparon con un descubrimiento sobre la retroalimentación de la temperatura que supera con creces sus expectativas.
Si coloca algo caliente o frío en el antebrazo de un individuo intacto, esa persona sentirá la temperatura del objeto localmente, directamente en su antebrazo. Pero en los amputados, esa sensación de temperatura en el brazo residual se puede sentir… en la mano fantasma que falta.
Al proporcionar retroalimentación de temperatura de forma no invasiva, a través de electrodos térmicos (también conocidos como termodos) colocados contra la piel del brazo restante, los amputados como Rossi informan que sienten temperatura en su miembro fantasma. Pueden sentir si un objeto está caliente o frío y pueden decir si están tocando cobre, plástico o vidrio. En una colaboración entre la EPFL, la Escuela de Estudios Avanzados de Sant’Anna (SSSA) y el Centro Protesi Inail, la tecnología se probó con éxito en 17 de los 27 pacientes. Los resultados se publican en Science.
El glioblastoma (GBM) es el tipo de cáncer cerebral más común y más letal con una tasa de supervivencia a cinco años de solo el 5 %. Investigadores del Colegio de Medicina de Penn State han identificado un biomarcador que se puede usar en análisis de sangre para diagnosticar GBM, rastrear su progresión y guiar el tratamiento. Los investigadores dijeron que una biopsia líquida no invasiva de este tipo para GBM podría ayudar a los pacientes a obtener la atención que necesitan más rápidamente.
Normalmente los pacientes reciben imágenes, como resonancias magnéticas o tomografías computarizadas, para diagnosticar y rastrear la progresión de los tumores cerebrales, pero puede ser difícil para los médicos saber a partir de esas exploraciones si el paciente está mejorando o empeorando porque no brindan detalles a nivel celular o molecular; es por eso que se necesita una prueba de diagnóstico complementaria para ayudar a los médicos a determinar si los tumores responden a la terapia y mejoran, o si empeoran y necesitan tratamiento adicional.
El equipo estudió cierto receptor de antígeno, que se sabe que está elevado en el tejido tumoral de más del 75 % de los pacientes con GBM.
Para investigar su utilidad como biomarcador de GBM, los investigadores examinaron el tejido tumoral y el plasma sanguíneo de 79 pacientes con GBM primario, junto con el plasma sanguíneo de 23 pacientes de control, de dos sistemas de salud diferentes. Los pacientes de control tenían diagnósticos primarios de estenosis espinal o malformación arteriovenosa, pero no tenían ninguna neoplasia maligna ni inflamación crónica.
En el plasma de los pacientes, los investigadores observaron específicamente las vesículas extracelulares, que son pequeñas partículas que liberan las células y transportan material de esas células. Descubrieron que los pacientes con GBM tenían niveles significativamente elevados del biomarcador en su plasma sanguíneo en comparación con los pacientes de control y que este probablemente se concentraba en vesículas extracelulares derivadas de células tumorales. También encontraron que estos niveles del biomarcador en el plasma sanguíneo estaban correlacionados con los niveles del mismo en los tumores de los pacientes.
Curiosamente, el equipo descubrió que los niveles elevados del biomarcador tanto en el plasma como en los tumores predijeron una supervivencia general más prolongada. De hecho, los pacientes con niveles altos en plasma tuvieron una mediana de supervivencia general de 6.5 meses más larga en comparación con los pacientes con niveles bajos.
Parece contrario a la intuición que los altos niveles del biomarcador en plasma conferirían una ventaja de supervivencia ya que su presencia indica un tumor y, en última instancia, no sabemos por qué es así, sin embargo, hay alguna evidencia de que el aumento del biomarcador se correlaciona con el aumento de la fibrosis en el tumor, lo que indica la curación del tejido. Es importante que los pacientes sepan si pueden tener esta ventaja de supervivencia o no.
Investigadores de la Universidad de la Columbia Británica (Canadá) han descubierto una vulnerabilidad clave en todas las variantes principales del virus del SARS-CoV-2, incluidas las subvariantes BA.1 y BA.2 de ómicron.
Este punto débil puede ser atacado por anticuerpos neutralizantes, lo que podría allanar el camino hacia tratamientos de eficacia universal en todas las variantes, según explican estos científicos en un artículo publicado en la revista científica ‘Nature Communications’.
Los hallazgos utilizan la criomicroscopía electrónica (crio-EM) para revelar la estructura a nivel atómico del punto vulnerable de la proteína de la espiga del virus, conocido como epítopo. El artículo describe además un fragmento de anticuerpo denominado VH Ab6 que es capaz de adherirse a este punto y neutralizar cada una de las principales variantes.
«Se trata de un virus muy adaptable que ha evolucionado para eludir la mayoría de los tratamientos con anticuerpos existentes, así como gran parte de la inmunidad conferida por las vacunas y la infección natural. Este estudio revela un punto débil que no varía en gran medida entre las variantes y que puede ser neutralizado por un fragmento de anticuerpo. Sienta las bases para el diseño de tratamientos panvariantes que podrían ayudar a muchas personas vulnerables», explica el doctor Sriram Subramaniam, autor principal del estudio.
Los anticuerpos son producidos de forma natural por nuestro organismo para combatir las infecciones, pero también pueden fabricarse en un laboratorio y administrarse a los pacientes como tratamiento. Aunque se han desarrollado varios tratamientos con anticuerpos para la COVID-19, su eficacia ha disminuido frente a variantes muy mutadas como la ómicron.
«Los anticuerpos se adhieren a un virus de una manera muy específica, como una llave que entra en una cerradura. Pero cuando el virus muta, la llave ya no encaja. Hemos estado buscando llaves maestras: anticuerpos que sigan neutralizando el virus incluso después de extensas mutaciones», detalla Subramaniam.
La ‘llave maestra’ identificada en este nuevo trabajo es el fragmento de anticuerpo VH Ab6, que ha demostrado ser eficaz contra las variantes Alfa, Beta, Gamma, Delta, Kappa, Épsilon y ómicron. El fragmento neutraliza el SARS-CoV-2 uniéndose al epítopo de la proteína de la espiga y bloqueando la entrada del virus en las células humanas.
Al cartografiar la estructura molecular de cada proteína de espiga, el equipo ha buscado zonas de vulnerabilidad que podrían servir de base para nuevos tratamientos.
«El epítopo que describimos en este trabajo está alejado en su mayor parte de los puntos calientes de las mutaciones, por lo que sus capacidades se conservan en todas las variantes. Ahora que hemos descrito la estructura de este sitio en detalle, se abre todo un nuevo reino de posibilidades de tratamiento», apunta Subramaniam.
Según los investigadores, esta vulnerabilidad clave puede ahora ser explotada por los fabricantes de fármacos, y como el sitio está relativamente libre de mutaciones, los tratamientos resultantes podrían ser eficaces contra las variantes existentes e incluso futuras.
«Ahora tenemos una imagen muy clara de este punto vulnerable del virus. Conocemos todas las interacciones de la proteína de la espiga con el anticuerpo en este lugar. A partir de ahí podemos desarrollar, mediante el diseño inteligente, una serie de tratamientos con anticuerpos. Disponer de tratamientos ampliamente eficaces y resistentes a las variantes supondría un cambio de juego en la lucha actual contra la COVID-19», remacha Subramaniam.
Este tipo de modelos como el del corazón miniatura se pueden utilizar para estudiar enfermedades cardíacas y probar posibles terapias, sin necesidad de una cirugía invasiva
Investigadores de la Universidad de Toronto desarrollaron un modelo miniatura de un ventrículo izquierdo del corazón humano en el laboratorio, a partir de tejido bioartificial hecho a partir de células vivas del corazón, el cual late.
De acuerdo con los científicos, la construcción de este corazón humano miniatura hecho de tejido bioartificial es capaz de latir lo suficiente como para bombear fluido dentro de un biorreactor.
En el corazón humano, el ventrículo izquierdo es el que bombea sangre recién oxigenada a la aorta, y de ahí al resto del cuerpo.
Entre los desafíos que enfrentaron los investigadores estuvieron el cultivar células humanas en 3D, para ello utilizan andamios diminutos de polímeros biocompatibles. Estas células se dejan crecer en un líquido que les permite crecer juntas y formar un tejido.
Para el ventrículo izquierdo bioartificial, sus autores, Mohammad Hossein Mohammadi y Sargol Okhovatian crearon un andamio con forma de hoja plana de tres paneles similares a una malla. Después de sembrar el andamio con células y dejarlas crecer durante aproximadamente una semana, los investigadores enrollaron la lámina alrededor de un eje de polímero hueco, al que llaman mandril.
El resultado obtenido fue un tubo compuesto por tres capas superpuestas de células cardíacas que laten al unísono, bombeando líquido por el orificio al final.
Este ventrículo de corazón miniatura tiene un diámetro interior del tubo es de 0,5 milímetros y su altura es de aproximadamente un milímetro, lo que lo convierte en el tamaño del ventrículo de un feto humano en la semana 19 de gestación.
Por el momento, el modelo solo puede producir una pequeña fracción, menos del 5%, de la presión de eyección que podría producir un corazón real, pero Okhovatian dice que esto es de esperar dada la escala del modelo.
“Con nuestro modelo, podemos medir el volumen de eyección, la cantidad de líquido expulsado cada vez que se contrae el ventrículo, así como la presión de ese líquido”, dice Sargol Okhovatian, quien indicó que esto era “casi imposible de conseguir con los modelos anteriores”.
También agregó que el trabajo futuro se centrará en aumentar la densidad de las células para aumentar el volumen y la presión de eyección.
Aunque el modelo de prueba de concepto representa un progreso significativo, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que los órganos artificiales completamente funcionales sean posibles.
Esta pieza de corazón miniatura desarrollado en laboratorio podría ofrecer a los investigadores una nueva forma de estudiar una amplia gama de enfermedades y afecciones cardíacas, así como de probar posibles terapias.
Este desarrollo fue publicado en la revista especializada Advanced Biology por Okhovatian, Mohammadi y Milica Radisic, quien es la autora principal del estudio.
Los tres expertos son líderes en el mundo que diseñan, construyen y prueban dispositivos miniaturizados para controlar el flujo de fluidos a escala micrométrica, un campo conocido como microfluidos.
“Con estos modelos, podemos estudiar no solo la función celular, sino también la función de los tejidos y los órganos, todo sin necesidad de cirugía invasiva o experimentación con animales. También podemos usarlos para examinar grandes bibliotecas de moléculas candidatas a fármacos en busca de efectos positivos o negativos”, indico Radisic.
Un grupo de físicos australianos han creado el primer procesador cuántico a escala atómica del mundo, cabe destacar que este es un avance para la creación de equipo de cómputo más rápidos y eficientes, con más capacidad y que ayudará a imitar el comportamiento de las moléculas.
El avance tecnológico fue diseñado y llevado a la realidad por un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Sydney, Australia, quienes anteriormente habían creado un resonador dieléctrico.
Cabe destacar que este chip cuántico es un avance enorme en lo que destaca a la computación, ya que se había buscado la superposición de información como sucede en la física cuántica.
“Este es el descubrimiento más emocionante de mi carrera”, dijo a ScienceAlert la autora principal y física cuántica Michelle Simmons, fundadora de Silicon Quantum Computing y directora del Centro de Excelencia para Computación Cuántica y Tecnología de la Comunicación en la UNSW.
Simmons y su equipo no solo crearon lo que es esencialmente un procesador cuántico funcional, sino que también lo probaron con éxito al modelar una pequeña molécula en la que cada átomo tiene múltiples estados cuánticos, algo que una computadora tradicional tendría dificultades para lograr.
Esto sugiere que ahora estamos un paso más cerca de finalmente usar el poder de procesamiento cuántico para comprender más sobre el mundo que nos rodea, incluso en la escala más pequeña.
“En la década de 1950, Richard Feynman dijo que nunca entenderemos cómo funciona el mundo, cómo funciona la naturaleza, a menos que podamos comenzar a hacerlo en la misma escala”, dijo Simmons a ScienceAlert.
A diferencia de dispositivos convencionales rígidos y con componentes electromecánicos pesados e incómodos, EsoGlove –como se ha llamado el invento- es ligero y fácil de usar, permitiendo al usuario realizar ejercicios de forma personalizada sin la asistencia de un terapeuta.
Hecho de materiales suaves, este dispositivo nuevo es una mejoría de los dispositivos robóticos convencionales de la rehabilitación de la mano, pues tiene sensores para detectar señales del músculo y se ajusta a los movimientos naturales de la mano humana, reduciendo molestias y el riesgo de lesión.
Este guante robótico es también compacto y portátil, apto tanto para los pacientes que se están recuperando en casa o los que están postrados en cama, pues ambos podrían realizar los ejercicios de rehabilitación con mayor facilidad y comodidad.
Raye Yeow, miembro clave del equipo de investigación especializado en robótica portátil, explica que para recuperar las funciones de la mano, el paciente necesita programas de rehabilitación que implican tareas pautadas y repetitivas, como coger y soltar objetos. Estos ejercicios son a menudo muy intensivos y se limitan al ámbito clínico, bajo el asesoramiento de un terapeuta.
Sin embargo, EsoGlove está diseñado para permitir al paciente realizar los ejercicios en diversos ámbitos, ya sea en un centro de rehabilitación, la habitación de un hospital o incluso en casa. Además, al estar equipado con tecnología capaz de detectar e interpretar señales musculares, puede ser de utilidad en tareas cotidianas, por ejemplo, guiando los dedos para coger una taza.
El ictus es la primera causa de discapacidad grave en el adulto, la principal causa de muerte entre las mujeres y la segunda en los varones, según la Organización Mundial de la Salud. Sobrevivir a un ictus o infarto cerebral implica, en muchas ocasiones, convivir con sus secuelas. La más común es la paralización o la pérdida de movimiento en la mitad superior del cuerpo, especialmente en una de sus extremidades, lo que supone una pérdida considerable en la calidad de vida. Por ello, este dispositivo es de gran ayuda para estos pacientes.
Cómodo e intuitivo
«EsoGlove es único, ya que los componentes son blandos y no requiere ajustes mecánicos complicados”, destaca el profesor Yeow. De hecho, el cuerpo principal del guante está hecho de lycra, con unos sensores de caucho de silicona por encima.
Además, se adapta al tamaño de la mano con cintas de velcro ajustables. Todos materiales lavables.
El guante está conectado a un sistema de control que modula la presión de aire que dirige a los sensores, de forma que cuando están presurizados por el aire, aplican fuerzas distribuidas por todo el dedo para doblarlo, extenderlo o girarlo según el movimiento deseado. Este nuevo método no limita los movimientos naturales del dedo, a diferencia de los dispositivos convencionales, que utilizan conexiones más rígidas.
Otra ventaja es que cada sensor funciona de forma independiente, asistiendo a cada dedo por separado. Asimismo, el sistema de control se puede adaptar a una mesa, para pacientes postrados en cama, así como a una versión de cinturón, para aquellos que se pueden mover y se recuperan en casa.
EsoGlove utiliza un mecanismo de control intuitivo que implica la incorporación de tecnologías de identificación de electromiografía y radiofrecuencia. De esta forma, el guante robótico puede detectar la intención de un paciente de realizar una acción concreta con la mano, como coger un bolígrafo o una taza.
Al interpretar el estímulo nervioso hacia el músculo, el guante hace que el usuario mueva los dedos de forma intuitiva para ejecutar una tarea específica de objetos de diferentes formas y tamaños.
El colaborador clínico del equipo, el doctor Lim Jeong Hoon, asegura que con esta “investigación única, podemos desarrollar herramientas terapéuticas que utilicen tecnología robótica segura y portátil”. Como consecuencia, se da a los pacientes la oportunidad de regular y tomar la iniciativa en su propio proceso de rehabilitación, en lugar de ser como hasta ahora meros receptores pasivos de la intervención de los terapeutas.
El profesor Yeow y su equipo iniciarán los estudios clínicos en el Hospital de la NUS el próximo mes de febrero, para validar el rendimiento del dispositivo, conocer las sensaciones de los pacientes y perfeccionar así el diseño en la medida de lo posible.
