Esta semana, un grupo de investigadores de la Universidad de
Bach, en Reino Unido, informaron acerca de una «neurona artificial de estado
sólido», que simula con precisión el comportamiento de nuestras células
nerviosas, de tal manera que podría reemplazarlas. Esta primera neurona
artificial hecha chip de silicio permitiría reparar lesiones cerebrales y curar enfermedades como el Alzheimer.
Se está hablando de una gran avance científico, que permita
curar enfermedades y padecimientos en el cerebro que hoy parecen incurables y
por las que muchas familias sufren.
Así, según el estudio que fue publicado en Natura Communications, se plantea que estos dispositivos, que son como unos chips, se
podrían conectar a los circuitos neurológicos del cuerpo para de esa manera
reparar daños o curar enfermedades.
“Hasta ahora, las neuronas han sido como cajas negras, pero
hemos logrado abrir la caja negra y mirar dentro (…) Nuestro trabajo cambia el
paradigma porque proporciona un método robusto para reproducir las propiedades
eléctricas de las neuronas reales en minucioso detalle”, dijo Alain Nogaret,
líder del proyecto, en un comunicado de prensa.
Realmente fue difícil para los investigadores replicar en el
silicio el comportamiento de las neuronas, ya que éstas no responden de manera
lineal a los estímulos. Por lo que necesitaron recolectar datos de dos tipos de
neuronas de ratas: las del hipocampo (aprendizaje y memoria) y las del centro
respiratorio.
Y de esta manera crear un modelo para construir chips de
silicio analógicos, que alcanzaron una precisión del 94%. Finalmente estas
neuronas artificiales usan solo 140 nanovatios de potencia y cada chip tiene
aproximadamente 0,1 milímetros de diámetro, teniendo que sumarse muchos de
ellos para crear un implante práctico.
Aunque sigue en estudio, se espera tener avances más
prometedores en un futuro.
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.
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.
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.
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.
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).
El cáncer es una enfermedad caracterizada por la multiplicación rápida de células anormales que se extienden más allá de sus límites habituales y pueden invadir partes adyacentes del cuerpo o propagarse a otros órganos, un proceso que se denomina “metástasis”. Las metástasis son la principal causa de muerte por cáncer.
El cáncer es la principal causa de muerte en todo el mundo. En 2015 se atribuyeron a esta enfermedad 8,8 millones de defunciones. Casi una de cada seis defunciones en el mundo se debe a esta enfermedad. Los cinco tipos de cáncer que causan un mayor número de fallecimientos son los siguientes: Pulmonar (20%), Hepático (10%), Colorrectal (9%), Gástrico (8,5% y Mamario (6,5%). Y cerca del 70% de las muertes por cáncer se registran en países de ingresos medios y bajos.
Fuente: NIH
La detección de cáncer en una fase avanzada y la falta de diagnóstico y tratamiento son problemas frecuentes. En 2017, solo el 26% de los países de ingresos bajos informaron de que la sanidad pública contaba con servicios de patología para atender a la población en general. Más del 90% de los países de ingresos altos ofrecen tratamiento a los enfermos oncológicos, mientras que en los países de ingresos bajos este porcentaje es inferior al 30%.
El impacto económico del cáncer es sustancial y va en aumento. Según las estimaciones, el costo total atribuible a la enfermedad en 2010 ascendió a US$ 1,16 billones.
Sin embargo, un profesor de la Universidad Nacional de Chung Cheng (NCCU, por sus siglas en inglés) de Taiwán - China, ha inventado un nanochip que puede detectar en tan solo 30 minutos tumores malignos en las primeras etapas del cáncer.
Este innovador dispositivo ha sido desarrollado por el Doctor Jen Chun-ping, y su chip es capaz de detectar marcadores tumorales en el torrente sanguíneo de pacientes, cuando el volumen de las proteínas específicas del cáncer todavía se encuentra en niveles bajos.
Anteriormente, solo se podían detectar dichos marcadores tumorales en grandes concentraciones, aunque ya en las etapas posteriores del cáncer.
El chip, quien ahora solo requiere socios para su comercialización, solo requiere cinco millonésimas partes de un litro de sangre u orina y una aplicación de bajo voltaje de alrededor de 36 voltios para analizar dicho muestra y así detectar los marcadores tumorales.
