Investigadores han creado un nuevo sensor implantable compuesto por un gel elaborado con los componentes proteicos de la seda.
El sensor controla los niveles de oxígeno en sangre al brillar cuando se expone a determinadas longitudes de onda de luz.
Este «tatuaje» no invasivo podría ayudar a los pacientes con enfermedades crónicas a controlar varios componentes de la sangre.
Imagina un tatuaje que pudiera ser funcional: que te indicara cuánto oxígeno consumes al hacer ejercicio, midiera tu nivel de glucosa en sangre a cualquier hora del día o controlara varios componentes de la sangrecomponentes o la exposición a toxinas ambientales.
«Podríamos hacer un seguimiento de varios componentes de la sangre mediante una matriz de sensores bajo la piel».
Thomas Falcucci, estudiante de posgrado
La nueva investigación es un paso importante para hacer realidad esa posibilidad.
El nuevo sensor, que actualmente solo mide los niveles de oxígeno, está compuesto por un gel formado por los componentes proteicos de la seda, llamado fibroína. Las proteínas de fibroína de seda tienen propiedades únicas que las hacen especialmente compatibles como material implantable.
Al volver a ensamblarlas en forma de gel o película, se pueden ajustar para crear una estructura que dure bajo la piel desde unas semanas hasta más de un año. Cuando la seda se degrada, es compatible con el organismo y es poco probable que provoque una respuesta inmunitaria.
Las sustancias presentes en la sangre, como la glucosa, el lactato, los electrolitos y el oxígeno disuelto, ofrecen una ventana a la salud y el rendimiento del organismo. En los centros de atención médica, se controlan mediante extracciones de sangre o conectando a los pacientes a máquinas voluminosas. Poder controlar sus niveles de forma continuasin procedimientos invasivos en cualquier entorno podría ser una gran ventaja para hacer un seguimiento de ciertas afecciones.
Por ejemplo, las personas con diabetes tienen que extraerse sangre para medir la glucosa, a menudo a diario, y decidir qué comer o cuándo tomar la medicación. En cambio, la visión que trazaron los investigadores es facilitar mucho el seguimiento, literalmente, iluminando la condición de una persona.
«La seda reúne de manera extraordinaria muchas propiedades excelentes», afirma David Kaplan, profesor de ingeniería en la Escuela de Ingeniería de la Universidad Tufts e investigador principal del estudio. «Podemos darle forma de películas, esponjas, geles y más. No solo es biocompatible, sino que también puede contener aditivos sin alterar su química, y esos aditivos pueden tener capacidades de detección para identificar moléculas en su entorno. El sensor de oxígeno es una prueba de concepto de toda una gama de sensores que podríamos crear».
La química de las proteínas de seda facilita que capten y retengan aditivos sin que cambien sus propiedades. Para crear el sensor de oxígeno, los investigadores utilizaron un aditivo llamado PdBMAP, que brilla al exponerse a luz de una longitud de onda determinada. La intensidad y la duración de ese brillo son proporcionales al nivel de oxígeno del entorno.
El gel de seda es permeable a los fluidos que lo rodean, por lo que el PdBMAP «ve» los mismos niveles de oxígeno que hay en la sangre circundante. El PdBMAP también es útil porque brilla, o emite fosforescencia, al exponerse a luz que puede penetrar la piel. Otros posibles sensores quizá solo respondan a longitudes de onda de luz que no pueden atravesar la piel.
Los investigadores se basan más en la «duración» de la fosforescencia para cuantificar los niveles de oxígeno, porque la intensidad del brillo puede variar según la profundidad y el tamaño del implante, el color de la piel y otros factores. La duración del brillo disminuye a medida que aumentan los niveles de oxígeno.
En los experimentos, el sensor implantado detectó en tiempo real los niveles de oxígeno en modelos animales y registró con precisión niveles altos, bajos y normales. La importancia de poder controlar los niveles de oxígeno de los pacientes ha cobrado mayor relevancia pública con la pandemia de COVID-19, durante la cual hubo que hospitalizar a pacientes cuando sus niveles de oxígeno descendían hasta niveles críticamente bajos.
«Podemos imaginar muchas situaciones en las que un sensor subcutáneo similar a un tatuaje podría ser útil», afirma Thomas Falcucci, estudiante de posgrado del laboratorio de Kaplan que desarrolló el sensor tipo tatuaje.
«Suele tratarse de situaciones en las que alguien con una enfermedad crónica necesita que se le controle durante mucho tiempo fuera de un entorno clínico tradicional. Podríamos hacer un seguimiento de varios componentes de la sangre mediante una matriz de sensores bajo la piel».
