"Un equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado una especie de tirita electrónica que puede monitorear biomoléculas en tejidos profundos, incluida la hemoglobina. Esta tecnología brinda a los profesionales médicos un acceso sin precedentes a información crucial que podría ayudar a detectar patologías potencialmente mortales, como tumores malignos, disfunción de órganos, hemorragias cerebrales o intestinales y más.
«La cantidad y la ubicación de la hemoglobina en el cuerpo brindan información crítica sobre la perfusión o acumulación de sangre en lugares específicos. Nuestro dispositivo muestra un gran potencial en el monitoreo cercano de grupos de alto riesgo, lo que permite intervenciones oportunas en momentos urgentes«, señala Sheng Xu, profesor de nanoingeniería en UC San Diego y autor correspondiente del estudio, que se publica en 'Nature Communications'.
La perfusión sanguínea baja dentro del cuerpo puede causar disfunciones orgánicas graves y está asociada con una variedad de dolencias, incluidos ataques cardíacos y enfermedades vasculares de las extremidades. Al mismo tiempo, la acumulación anormal de sangre en áreas como el cerebro, el abdomen o los quistes pueden indicar una hemorragia cerebral o visceral o tumores malignos. El monitoreo continuo puede ayudar al diagnóstico de estas condiciones y ayudar a facilitar intervenciones oportunas y que pueden salvar vidas.
El nuevo sensor supera algunas limitaciones significativas en los métodos existentes de chequeo de biomoléculas. «El monitoreo continuo es fundamental para realizar las intervenciones oportunas y evitar que las condiciones que amenazan la vida empeoren rápidamente», apunta Xiangjun Chen, estudiante de doctorado en nanoingeniería en el grupo Xu y coautor del estudio.
El nuevo parche portátil y flexible se adhiere cómodamente a la piel, lo que permite una monitorización no invasiva a largo plazo. Puede realizar un mapeo tridimensional de la hemoglobina con una resolución espacial submilimétrica en tejidos profundos, hasta centímetros debajo de la piel, en comparación con otros dispositivos electroquímicos portátiles que solo detectan las biomoléculas en la superficie de la piel. Puede lograr un alto contraste con otros tejidos. Debido a su selectividad óptica, puede ampliar el rango de moléculas detectables, integrando diferentes diodos láser con diferentes longitudes de onda, junto con sus posibles aplicaciones clínicas.
El parche está equipado con conjuntos de diodos láser y transductores piezoeléctricos en su matriz de polímero de silicona blanda. «Los transductores piezoeléctricos reciben las ondas acústicas, que se procesan en un sistema eléctrico para reconstruir el mapeo espacial de las biomoléculas emisoras de ondas», señala Xiaoxiang Gao, investigador postdoctoral en el laboratorio de Xu y coautor del estudio.
«Con sus pulsos de láser de baja potencia, también es mucho más seguro que las técnicas de rayos X que tienen radiación ionizante«, añade Hongjie Hu, investigador postdoctoral en el grupo Xu y coautor del estudio.
El equipo planea desarrollar aún más el dispositivo y explorar el potencial del mismo para monitorear la temperatura central. Además, continúan trabajando con los médicos para buscar más aplicaciones clínicas potenciales."
Sugiero revisar el artículo original
Un parche fotoacústico para obtener imágenes tridimensionales de la hemoglobina y la temperatura central
"Abstract
Los parches electrónicos, basados en diversos mecanismos, permiten el monitoreo continuo y no invasivo de las biomoléculas en la superficie de la piel. Sin embargo, hasta la fecha, tales dispositivos no pueden detectar biomoléculas en tejidos profundos, que tienen una correlación más fuerte y rápida con el estado fisiológico humano que las de la superficie de la piel. Aquí, demostramos un parche fotoacústico para el mapeo tridimensional (3D) de la hemoglobina en tejidos profundos. Este parche fotoacústico integra una serie de transductores ultrasónicos y diodos láser emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL) en un sustrato blando común. Los diodos VCSEL de alta potencia pueden generar pulsos láser que penetran >2 cm en los tejidos biológicos y activan las moléculas de hemoglobina para generar ondas acústicas, que pueden ser recogidas por los transductores para obtener imágenes 3D de la hemoglobina con una alta resolución espacial. Además, la amplitud y la temperatura de la señal fotoacústica tienen una relación lineal, lo que permite el mapeo 3D de las temperaturas del núcleo con alta precisión y respuesta rápida. Con acceso a biomoléculas en tejidos profundos, esta tecnología agrega capacidades sin precedentes a la electrónica portátil y, por lo tanto, tiene implicaciones significativas para diversas aplicaciones tanto en la investigación básica como en la práctica clínica. "
Fig. 2: Caracterizaciones del parche fotoacústico blando.
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