El futuro de la tecnología sanitaria, tanto en España como en el resto del mundo, pasa por la miniaturización. La idea, sustituir las enormes máquinas con las que se llevan a cabo los análisis más precisos en enfermedades graves por dispositivos portátiles, pretende abaratar y agilizar los procesos de diagnóstico. Por eso, de un tiempo a esta parte algunos de los investigadores más prestigiosos a nivel internacional trabajan en dispositivos como la tirita inteligente que diagnostica con láser y puede detectar cáncer, infartos o hemorragias.
Los wearables, más allá de los relojes inteligentes y las pulseras de actividad, son una de las grandes esperanzas de la biomedicina. Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) lo saben bien y por eso llevan tiempo trabajando en el desarrollo de una pequeña pegatina que utiliza ultrasonidos para monitorizar el estado de los órganos en el interior del cuerpo.
Presentado en un artículo en la revista Science Advances, en líneas generales consiste en un sensor que enviar ondas sonoras a través de la piel para que se reflejen en los órganos internos y vuelvan a la pegatina con información sobre su rigidez. Esos datos suelen ser decisivos a la hora de controlar enfermedades como la insuficiencia hepática y renal o la progresión de tumores sólidos.
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“Cuando algunos órganos sufren una enfermedad, pueden volverse rígidos con el tiempo”, explica el autor principal del artículo, Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica del MIT. “Con esta pegatina, podemos monitorizar continuamente los cambios de rigidez durante largos periodos de tiempo, lo que es de crucial importancia para el diagnóstico precoz del fallo de órganos internos”.
Transplante de órganos
La idea de utilizar ultrasonidos en dispositivos portátiles para tratamientos y herramientas de diagnóstico no es nuevo. Ya en 2005 se implantaron transductores de ultrasonidos en ovejas para controlar y acelerar el proceso de curación de fracturas. Desde entonces, gracias a los avances en materiales blandos, se han desarrollado todo tipo de dispositivos que usan esta tecnología para obtener imágenes de los órganos y usar esa información para medir la presión arterial o evaluar las funciones cardiacas.
La BAUS-E se puede pegar en diferentes partes del cuerpo MIT Omicrono
Basándose en algunos de esos avances, los ingenieros del MIT querían ofrecer una alternativa a la elastografía por ultrasonidos, un método similar a las ecografías con una sonda manual que se suele utilizar en las UCI de los hospitales, sobre todo con los pacientes que han sido sometidos a un transplante de órganos.
En esos casos, y en el de las enfermedades relacionadas con el hígado y los riñones, es vital controlar la rigidez de los órganos, ya que esta puede indicar un rápido deterioro de la salud que, en muchos casos, puede conducir a la muerte.
“Después de un trasplante de órganos, las primeras 72 horas son cruciales”, afirma Qifa Zhou, uno de los autores principales del estudio y profesor de la Universidad del Sur de California. “Con la ecografía tradicional, hay que mantener una sonda pegada al cuerpo. Pero esto no se puede hacer de forma continua a largo plazo. Los médicos podrían perderse un momento crucial y darse cuenta demasiado tarde de que el órgano está fallando“.
Para desarrollar la elastografía ultrasónica bioadhesiva (BAUS-E), los investigadores se basaron en un adhesivo que ya habían desarrollado con anterioridad para obtener imágenes de tejidos y órganos profundos. Sin embargo, tuvieron que modificarlo, ya que sólo captaba las ondas longitudinales y no las de cizalla, necesarias para conocer la rigidez de los órganos.
Una primera versión de la pegatina del MIT que monitoriza los órganos
Así, todo el proceso se basó en miniaturizar la elastografía por ultrasonidos, hasta que consiguieron que el sistema cupiera en una pegatina del tamaño de un sello. Para conseguir la misma sensibilidad que las sondas manuales, los ingenieros tuvieron que incorporar 128 transductores piezoeléctricos de alta calidad, incorporados en un chip de 25 mm cuadrados.
Para permitir que las ondas sonoras entren y salgan del dispositivo sin pérdidas de información, recubrieron la parte inferior del chip con una mezcla de agua y polímero en forma de hidrogel. Esta sustancia pegajosa y elástica también es la que permite adherir el dispositivo en la piel y retirarlo fácilmente cuando no se necesita.
Experimentos
Para conocer la fiabilidad del dispositivo y su viabilidad a largo plazo, los investigadores probaron la BAUS-E en ratas. Así fue como comprobaron que la pegatina es capaz de llevar a cabo mediciones continuas de la rigidez del hígado durante 48 horas. Gracias a la información recogida por el dispositivo, se pudieron detectar signos tempranos y evidentes de insuficiencia hepática aguda, confirmada posteriormente gracias a muestras de tejido.
Ahora, los ingenieros están estudiando cómo adaptar el diseño para su uso en humanos, ya que esta dolencia tiene una alta tasa de mortalidad de aproximadamente el 80%. “Suponemos que, justo después de un trasplante de hígado o riñón, podríamos adherir esta pegatina a un paciente y observar cómo cambia la rigidez del órgano a lo largo de los días”, explica Hsiao-Chuan Liu, otro de los autores principales del estudio y profesor de la USC. “Si hay algún diagnóstico precoz de insuficiencia hepática aguda, los médicos pueden actuar de inmediato en lugar de esperar a que la afección se agrave”.
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En principio, según los investigadores, no serían necesarios cambios importantes para su adaptación. El único requisito actual es la necesidad de contar con un sistema electrónico conectado a la pegatina, similar a los electrodos que se suelen usar en las consultas médicas, encargado de emitir y recoger las ondas sonoras a través de la BAUS-E.
Por eso, el equipo del MIT ya trabaja en incluir toda la electrónica y el procesamiento de la información en un parche ligeramente más grande que el actual. El objetivo es que los pacientes puedan llevarlos en casa para monitorizar el estado de los órganos durante periodos mucho más largos que 48 horas. Eso permitiría, por ejemplo, vigilar la progresión de tumores sólidos, que aumentan su rigidez cuando empeoran.
“Creemos que se trata de una plataforma tecnológica que puede salvar vidas“, sostiene Zhao. “En el futuro, pensamos que la gente podrá adherirse unas cuantas pegatinas al cuerpo para medir muchas señales vitales, para obtener imágenes y hacer un seguimiento de la salud de los principales órganos del cuerpo”.
