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Nuevo sensor óptico de glucosa
Millones de diabéticos se pinchan el dedo en busca de una gota de sangre varias veces al día para controlar los niveles de glucosa. Además de ser incómodas, estas pruebas pueden pasar por alto caídas o ráfagas repentinas de azúcar en sangre. Las lecturas frecuentes son más fáciles con sensores que se pueden implantar en la piel del paciente. Pero los sensores de glucosa disponibles en la actualidad pueden causar infecciones después de unos días, y son voluminosos y costosos.
Investigadores liderados por Gerald Loeb , profesor de ingeniería biomédica en la Universidad del Sur de California, ahora está trabajando en un diseño de sensor de glucosa basado en tecnología óptica. El diseño es prometedor para fabricar sensores sensibles, asequibles y menos invasivos.
La técnica consiste en medir el cambio en las emisiones fluorescentes que se produce cuando la glucosa se une a determinadas moléculas. El sensor es una pequeña fibra óptica que se puede implantar en la piel de un paciente. Para leer las concentraciones de glucosa, un analizador portátil iluminará con luz ultravioleta el extremo libre de la fibra y medirá la fluorescencia, dice Loeb.
Unida al extremo de la fibra dentro de la piel hay una matriz de polímero de polietilenglicol intercalada con pares de productos químicos fuertemente unidos, cada uno etiquetado con una molécula fluorescente diferente. Bajo luz ultravioleta, las moléculas unidas brillan en una longitud de onda. Cuando los investigadores colocan la matriz en una solución de glucosa, las moléculas de glucosa eliminan y reemplazan uno de los químicos, el dextrano. Como resultado, el complejo químico comienza a emitir en dos longitudes de onda diferentes. La relación de las intensidades de fluorescencia en las dos longitudes de onda es proporcional a la concentración de glucosa.
Según Loeb, el sensor debería ser económico y desechable. Esencialmente, es un punto de sustancia pegajosa polimerizada en el extremo de una fibra óptica, dice. Una fibra óptica de unos pocos centímetros de largo va a costar centavos, y el punto de pegote sería incluso menos.
También podría ser más confiable que los dispositivos existentes, porque la química no consume glucosa. Los sensores implantables disponibles comercialmente miden el voltaje causado por una reacción química que consume glucosa. Si la concentración alrededor del sensor disminuye y la glucosa del tejido circundante no fluye lo suficientemente rápido, se podría estar midiendo un valor más bajo que la concentración real en el cuerpo, dice Loeb.
Mientras tanto, Gerard Cote , profesor de ingeniería biomédica en la Universidad Texas A&M que desarrolló por primera vez el mecanismo químico que emplea el sensor de fibra óptica de Loeb, está intentando hacer un sensor de glucosa similar con un diseño ligeramente diferente. Cote y Michael Pishko, un ingeniero químico de Penn State, están desarrollando perlas de polietilenglicol de 20 micrómetros de ancho que podrían implantarse justo debajo de la piel de una persona, como un tatuaje. Un diodo emisor de luz en un analizador tipo reloj de pulsera iluminaría las perlas y mediría la fluorescencia. Las perlas serían totalmente implantables y la piel se curaría sobre ellas, dice Cote, por lo que no hay nada que penetre la piel y abra el cuerpo a la infección.
Los sensores de glucosa implantados actuales requieren la inserción de un electrodo debajo de la piel; un alambre de metal conecta el electrodo a un dispositivo de monitoreo. El electrodo debe mantenerse en su lugar con una cinta adhesiva. Sin embargo, estos dispositivos pueden causar infecciones rápidamente y deben reemplazarse cada tres días, lo que puede resultar costoso. Se los ve como un cuerpo extraño, una astilla, y el cuerpo intenta rechazarlos, dice George Wilson , profesor de química involucrado en la investigación de biosensores en la Universidad de Kansas.
Loeb dice que debería ser posible dejar su fibra sensible a la glucosa dentro de la piel humana durante unos meses. Ha implantado su fibra en cerdos hasta por tres meses sin causar inflamación.
Hasta ahora, Loeb ha probado su sistema de fibra óptica en soluciones de glucosa y ha descubierto que es sensible al rango de concentraciones de glucosa que se encuentran en el cuerpo humano. Pero la respuesta del sistema dentro de los animales vivos será crucial para que los investigadores sepan si funciona. Existe una enorme diferencia entre un sensor que opera en solución y un sensor que opera en animales, dice Wilson.
Una vez que el sensor óptico de glucosa se pruebe en animales, deberá pasar por ensayos clínicos, que pueden llevar de cuatro a cinco años. Si todo sale según lo planeado, tanto Loeb como Cote creen que sus sensores podrían estar disponibles como productos en cinco a diez años.