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| Fuente: Universidad de Glasgow |
Un dispositivo de mano inspirado en Star Trek basado en un chip de silicio podría ayudar a que diagnósticos médicos rápidos y sofisticados sean más accesibles para personas de todo el mundo, a un menor costo que con otros equipos, dicen los científicos.
En un nuevo artículo publicado en la revista Biosensors and Bioelectronics, investigadores de la Universidad de Glasgow describen el último desarrollo de su proyecto 'multicorder', inspirado en el famoso dispositivo tricorder de Star Trek , que los médicos del programa usan para hacer diagnósticos rápidos y precisos.
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| Fuente: Paramount Pictures |
Su nuevo dispositivo, que combina un sensor de mano con una aplicación de teléfono inteligente, mide los niveles de varios metabolitos en muestras de fluidos de los pacientes.
Los metabolitos son pequeñas moléculas (sustancias químicas) que se encuentran en los fluidos del cuerpo humano. Al medir y controlar su abundancia relativa, los científicos pueden realizar un seguimiento de la salud general o la progresión de enfermedades específicas.
La capacidad de detectar y cuantificar rápidamente múltiples biomarcadores de metabolitos simultáneamente hace que este dispositivo sea particularmente útil en casos de ataque cardíaco, cáncer y accidente cerebrovascular, donde el diagnóstico rápido es vital para un tratamiento eficaz.
Mientras que los metabolitos pueden medirse actualmente mediante procesos existentes tales como la resonancia magnética nuclear y las técnicas de espectrometría de masas, ambos enfoques son costosos y requieren un equipo voluminoso que puede ser lento para ofrecer resultados de diagnóstico.
FUNCIONAMIENTO
El nuevo dispositivo de los investigadores se basa en una nueva forma de chip de semiconductor de óxido de metal (CMOS) complementario. Los chips CMOS son baratos de producir y se usan a menudo en dispositivos de imágenes.
El chip es más pequeño que la yema del dedo y se divide en múltiples zonas de reacción para detectar y cuantificar simultáneamente cuatro metabolitos de los fluidos corporales, como el suero o la orina. El dispositivo se puede operar a través de cualquier tableta o teléfono inteligente con Android que proporcione adquisición de datos, computación, visualización y alimentación.
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| Fuente: Es Interesante |
Los chips son de 3,4 x 3,6 mm. En éstos, el área activa es un conjunto de 16 × 16 sensores que cubren 1,6 x 1,6 mm en total. Cada píxel incluye un fotodiodo, que funciona con LEDs montados en otro lugar. Los chips se unieron a una plataforma de cerámica, sobre la cual se formó un depósito circular de aproximadamente 20 mm de ancho para contener fluidos, centrado en el chip. Dos finas paredes verticales epóxicas que se cruzan dividen el depósito en cuatro segmentos iguales, cada uno con un cuarto de los píxeles en una esquina. La construcción de estas paredes fue un complejo proceso de micro-fabricación de polímeros en múltiples etapas, necesario para lograr la precisión necesaria.
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| Fuente: Today's Medical Developments |
Para invocar un cambio de color que se detecta por los píxeles, se usan enzimas específicas. Para detectar los químicos del cuerpo, colesterol y glucosa, se usaron "reacciones de color acopladas a peroxidasa", conocidas como COD y GOD, respectivamente. CHOD, XOD y SOX también están disponibles para medir las concentraciones de colina, xantina y sarcosina si es necesario.
Se probaron muestras de sangre, orina o una solución de referencia que contenía colesterol o glucosa en el sensor, y en dos minutos se obtuvieron los resultados. Los resultados indican que el dispositivo basado en CMOS puede cuantificar confiablemente estos metabolitos en muestras clínicas.
RESULTADOS
El Dr. Samadhan Patil de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Glasgow es autor principal del artículo. El Dr. Patil dijo: "Hemos podido detectar y medir múltiples metabolitos asociados con infarto de miocardio, ataque cardíaco y cáncer de próstata simultáneamente utilizando este dispositivo. Este dispositivo tiene el potencial de rastrear la progresión de la enfermedad en su fase inicial y es ideal para el pronóstico posterior".
El profesor David Cumming, investigador principal del proyecto de la Escuela de Ingeniería de la Universidad dijo: "Los dispositivos de diagnóstico de bajo costo y portátiles capaces de medir con precisión los metabolitos abren una amplia gama de aplicaciones para la medicina, y con este último desarrollo hemos dado un paso importante para llevar ese dispositivo al mercado".
La intención es que el chip sensor y sus componentes de plástico asociados sean desechables, en un lector no desechable que incluye LED y componentes electrónicos para permitir que el sensor sea controlado, y su salida vista, a través de una tableta Android.
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| Fuente: Universidad de Glasgow |
"Es un avance emocionante y estamos ansiosos por continuar desarrollando la tecnología que hemos desarrollado hasta ahora".
El profesor Mike Barrett de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad, co-investigador del proyecto, dijo: "Este nuevo dispositivo de mano ofrece la democratización de la metabolómica, que de otro modo se limita al laboratorio, y ofrece alternativas de bajo costo para estudiar vías complejas en diferentes enfermedades".
El documento, titulado "Un sistema portátil integrado para la medición simultánea de chip único de múltiples metabolitos asociados a enfermedades", se publica en Biosensors y Bioelectronics.
El proyecto fue financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC).
Fuentes:
Universidad de Glasgow https://goo.gl/vo5o3R
Electronics Weekly https://goo.gl/TQ8cVp
Today's Medical Developments https://goo.gl/kstn6G
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