Los sensores biomiméticos -ingeridos o bien cutáneos- revolucionan la medicina

Los sensores biomiméticos -ingeridos o bien cutáneos- revolucionan la medicina

La Fundación Ramón Areces y Springer-Nature celebraneste jueves la XII edición de su ciclo de conferencias y discute en ciencias. En un caso así, las dos instituciones se plantean examinar el papel que están asumiendo los sensores biomiméticos en el momento de diagnosticar y tratar diferentes enfermedades. Para esto, han reunido a 4 estudiosos líderes en este campo, que han expuesto los logros logrados hasta el instante como las metas que se marcan para los próximos años. Estos dispositivos ofrecen esperanza para muchos pacientes, como aquellos que padecen diabetes o bien enfermedades neurológicas, y representan una ventana para el avance en el conocimiento del cuerpo y la psique humanos. La ingeniería, la biomedicina y la bioética comparten laboratorios en este nuevo campo para la experimentación.

Estas interfaces biomiméticas -como los sensores cutáneos o bien aquellos que se pue­den ingerir- han revolucionado nuestra capacidad para controlar tejidos humanos de forma ligerísimamente invasiva y continua. Asimismo ofrecen grandes ocasiones para avanzar en el conocimiento y tratamiento de muchas enfermedades. Hasta el momento, la Medicina occidental se ha basado principal­mente en estudios de la población enferma (pacientes) controlados en un entorno hospitalario. Con el advenimiento de dispositivos electrónicos y materiales capaces de medir factores fisiológicos de forma continuada y poco invasiva, se abren nuevas ocasiones para comprender la salud, ade­más de la enfermedad, y para estudiar conjuntos más extensos y representativos de la población global. Estas herramientas están inspiradas en el funciona­miento de los sistemas biológicos, puesto que son capaces de controlar los pa­trones fisiológicos y contestar de forma precisa a estímulos biofísicos.

Nuevos materiales y dispositivos de interacción cerebral

Prof. George Malliaras

Maestro de Tecnología en Prince Philip. División de Ingeniería Eléctrica.
Universidad de Cambridge. Cambridge (R. Unido).

El Prof. George Maillaras ha presentado sus resultados en el desarrollo de dispositivos de interacción cerebral diseñados para recoger señales enclenques sin precisar implantar dispositivos intracerebrales. Los nuevos materiales que muestran una conductividad electrónica/iónica mixta dejan medir con alta lealtad las señales enclenques que manan de las neuronas. Merced a esta tecnología desarrollada por el conjunto de George Maillaras, estos novedosos electrodos pueden medir señales de neuronas individuales sin penetrar en el cerebro. Además de esto, los transistores en los que trabajan pueden acrecentar todavía más estas pequeñas señales, lo que dejará advertir la actividad neuronal de forma más eficiente.

Sus primordiales logros

El desarrollo de matrices de microelectrodos ultra amoldables que registran señales de una sola neurona sin penetrar en el cerebro. Estas matrices se usan en la actualidad para mapear el cerebro de los pacientes epilépticos, con resultados bien interesantes.

Además de esto, su conjunto ha desarrollado el primer transistor que registra la actividad cerebral, con una relación señal/ruido récord. Esto ha tolerado conseguir resultados considerablemente más precisos de la actividad cerebral.

Finalmente, ha desarrollado un dispositivo que, mediante una técnica basada en la electroforesis, previene y detiene las conmociones en un modelo de epilepsia en roedores a través de la administración localizada de fármacos.

Su próximo reto

Hoy día está fabricando aparatos electrónicos que pueden mudar de forma para ser implantados por medio de un pequeño orificio en la medula espinal o bien en el cerebro con un procedimiento ligerísimamente invasivo con la meta de que entonces se desplieguen y puedan cubrir un área mayor.

Terapia cerebral adaptada

Ana Maiques

Asociada Creadora y Directiva Ejecutiva. Neuroelectrics. Barna y Massachusetts (EE.UU.)

Ana Maiques ha presentado los últimos dispositivos desarrollados por su compañía, Neurolectrics, en el campo de la estimulación craneal no invasiva y de alta definición, y su implementación como terapia cerebral adaptada. Esta terapia de neuromodulación se está usando en la actualidad para diagnosticar ciertas enfermedades neuronales como la epilepsia o bien el dolor neuropático. Asimismo se usa en trastornos cognitivos para progresar la memoria en situaciones de demencia o bien las funciones ejecutivas en pequeños con déficit de atención.

Sus primordiales logros

Ana Maiques estima que uno de sus mayores logros ha sido lanzar el primer estudio apoyado por la Federal Drugs Administration (FDA) de estimulación eléctrica no invasiva para pacientes con epilepsia que no responden a la medicación. Neurolectrics aspira a transformarse en la primera empresa a nivel del mundo en lograr esta aprobación por la parte de la FDA para esta tecnología renovadora y “made in Spain”. Aquella idea que brotó en el Observatorio Fabra en Barna hace quince años se está usando en más de cuarenta y cinco países para asistir a pacientes que lo precisan. Últimamente ha recibido una ayuda del European Research Council (proyecto Galvani) para desarrollar modelos cerebrales avanzados para la tratar la depresión.

Su próximo reto

El próximo reto de Neurolectrics va a ser lograr que su tecnología se utilice de forma masiva a nivel domiciliario, no solo para tratar la epilepsia, sino más bien para otras enfermedades como las neurodegenerativas (Enfermedad de Alzheimer o bien deterioro cognitivo). A su parecer, traer nuevas terapias en un campo tan complejo como el cerebro es bastante difícil no solo por la ciencia (puesto que es complejo comprender los mecanismos de acción, las áreas interconectadas…) sino más bien asimismo por los aspectos regulativos, de reembolso y acceso al mercado que implican.

Sensores microbioelectrónicos ingeribles para el seguimiento y diagnóstico de enfermedades

doctora Saña Tugce Yazicigil

Maestra anexa. Departamento de Ingeniería Eléctrica y también Informática.

Universidad de la ciudad de Boston. Boston (EE.UU.).

Los dispositivos electrónicos ingeribles son un avance en tecnología muy prometedor para el diagnóstico y el manejo de muchas enfermedades gastrointestinales. Las mejoras en el diseño microelectrónico de potencia ultra baja han tolerado que se pueda valorar el tracto gastrointestinal por medio de imágenes y medir niveles de gases, temperatura y pH. La capacidad de estos dispositivos para registrar, procesar y trasmitir información de forma eficaz y también inalámbrica los transforma en una genial opción para la monitorización no invasiva y prosigue de enfermedades gastrointestinales. La doctora Saña Tugce Yazicigil va a describir el dispositivo micro-bio-electrónico ingerible que ha desarrollado su conjunto para advertir y medir biomarcadores en el tracto gastrointestinal. Este dispositivo biosensor dejará controlar el nivel de inflamación del tracto gastrointestinal y de este modo pronosticar la aparición de brotes de la enfermedad y establecer un tratamiento temprano.

Sus primordiales logros

Nuestro trabajo de investigación procura superar los límites de nuestra capacidad actual para medir los biomarcadores de actividad de las enfermedades. El mayor logro de nuestro equipo hasta el instante ha sido probar el reporte inalámbrico de un sensor bacteriano en un modelo animal. Uno de los desafíos más bastante difíciles ha sido advertir la enclenque señal de bioluminiscencia sin precisar una enorme batería. Hemos sido capaces de desarrollar una cápsula inalámbrica de solo un centímetro con todos y cada uno de los componentes precisos para la detección bioquímica inalámbrica usando bacterias.

Su próximo reto

El próximo reto al que se encara nuestro equipo es la miniaturización de estas cápsulas ingeribles a escala milimétrica, como la reducción del consumo de energía a fin de que funcionen con recarga autónoma y de esta manera para permitir un empleo a más largo plazo. Además de esto, están alterando su diseño a fin de que el dispositivo pueda recoger de forma simultánea múltiples analitos.

Sensores basados en el microbioma cutáneo

doctor Marc Güell Cargol

Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud. Universitat Pompeu Fabra. Barna

El conjunto de Marc Güell se ha dedicado primordialmente a la edición génica usando la herramienta CRISPR/Cas9. En los últimos tiempos, ha comenzado una nueva línea de investigación para alterar genéticamente las bacterias del microbioma con la meta de advertir cambios en el tejido cutáneo. Aprovechando la exuberancia de la bacteria Cutibacterium acnes en la piel humana y su asociación con las glándulas sebáceas, su conjunto está alterando los genes de cepas de estas bacterias para usarlas como sensores de anomalía. Por poner un ejemplo, para advertir los cambios en la radiación que recibe la piel o bien en sus niveles de hormonas. Su objetivo es alterar estas bacterias a fin de que no solo actúen como sensores, sino asimismo puedan modular cambios en la secreción sebácea o bien en el sistema inmunitario.

Sus primordiales logros

El primordial logro del conjunto ha sido lograr que estas bacterias cambiadas continúen en la piel de sujetos sanos y se incorporen al microbioma ya existente. Como todo ecosistema, así sea microscópico o bien macroscópico, en la piel hay una complicada relación entre las diferentes especies que la habitan y la llegada de una nueva cepa, si bien sea de exactamente la misma especie de las existentes, supone un reajuste de su equilibrio frecuente.

Su próximo reto

Desarrollar una serie de sensores bacterianos que sean precisos en la detección de cambios y, al unísono, altamente sensibles a fin de que puedan advertir mínimas alteraciones. Por otra parte, estiman que es fundamental desarrollar estos sensores de forma que no altere ni al huésped ni al entorno de la piel.

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