IMÁGENES DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE CÉLULAS LÍQUIDAS EN 3D

La microscopía electrónica reveló un mundo que existe a escalas más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Los avances en este campo han permitido a los científicos visualizar cada vez más objetos y procesos, pero en realidad ver células vivas en 3D y dentro de un entorno líquido ha sido imposible.

Un equipo de investigadores de la Universidad Penn State, ubicada en Filadelfia, Pensilvania, EE.UU., Virginia Tech y una compañía llamada Protochips, han desarrollado un sistema que permite utilizar un microscopio electrónico para visualizar volumétricamente las células vivas y los sistemas biológicos que existen en un líquido.

"Con esta tecnología que desarrollamos en colaboración con Protochips, los científicos podrían analizar las interacciones huésped-patógeno, ver cómo se introduce un virus en una célula y observar cómo se producen los mecanismos moleculares en tiempo real", dijo Deborah Kelly, profesora de ingeniería biomédica en Penn State. y el investigador principal del estudio que aparece en Nano Letters. "El trabajo representa la primera tomografía computarizada a nanoescala del mundo en un entorno líquido".

Usando el nuevo sistema, el equipo pudo ver cómo interactúan un virus y las bacterias que infecta en su entorno típico. El estudio inicial ya ha proporcionado algunas nuevas ideas sobre el funcionamiento del virus bacteriófago, lo que podría conducir a nuevas técnicas para atacar las cepas bacterianas resistentes a los antibióticos.

Anteriormente, la microscopía electrónica de células líquidas solo permitía imágenes 2D, pero el nuevo enfoque crea cortes de imágenes que se juntan y se procesan usando una computadora. "Utilizamos una rejilla de cobre recubierta con una capa de carbono y la cubrimos con un chip de nitruro de silicio", agregó el autor principal William Dearnaley. "Hay una ventana en el chip y pipeteamos la muestra de líquido entre las dos capas".

Gracias a su diseño universal, el nuevo dispositivo funciona con casi cualquier microscopio electrónico y puede adaptarse para obtener imágenes de una variedad de objetivos. Los investigadores esperan que pronto puedan ver cómo las moléculas del fármaco ingresan y atacan las células cancerosas, potencialmente utilizando este conocimiento para diseñar rápidamente nuevos fármacos. MH

MÁS INFORMACIÓN

DISPOSITIVO MICROFLUÍDICO PARA DIAGNÓSTICO RÁPIDO DE ENFERMEDAD DE LYME

Investigadores de la Universidad de Columbia en el Estado de Nueva York, EE. UU. han desarrollado un dispositivo microfluídico que puede diagnosticar la enfermedad de Lyme en tan sólo 15 minutos. El dispositivo es particularmente preciso para identificar biomarcadores de anticuerpos que están presentes durante la etapa inicial de la enfermedad de Lyme, lo que aumenta la esperanza de que pueda ser útil para detectar casos de infección temprana en el consultorio de un médico, lo que lleva a un tratamiento oportuno.

La enfermedad de Lyme, que se transmite por garrapatas infectadas, es increíblemente común, y si no se trata, puede provocar síntomas neurológicos y cardíacos graves. La enfermedad es difícil de detectar, ya que muchos de los primeros síntomas son similares a los que se encuentran con otras afecciones.

El diagnóstico y el tratamiento temprano de la enfermedad es importante para lograr buenos resultados para el paciente, pero las pruebas de diagnóstico actuales requieren tanto un ELISA como una transferencia Western, que son engorrosos, requieren un tiempo para realizarse y requieren especialistas de laboratorio capacitados. Además, la precisión de estas pruebas para identificar los primeros casos de enfermedad de Lyme es bastante pobre.

"Nuestros hallazgos son los primeros en demostrar que el diagnóstico de la enfermedad de Lyme se puede llevar a cabo en un formato microfluídico que puede proporcionar resultados cuantitativos rápidos", dijo Sam Sia, investigador involucrado en el estudio. "Esto significa que nuestra prueba podría usarse fácilmente directamente en el consultorio de un médico, evitando tener que enviar las muestras a un laboratorio que necesita al menos un par de horas, si no días, para obtener los resultados de la prueba". MH

MÁS INFORMACIÓN

RESONANCIA MAGNÉTICA DE BAJA POTENCIA PARA REDUCIR COSTOS

Las resonancias magnéticas clínicas modernas generalmente tienen intensidades de campo magnético de 1.5 o 3.0 Tesla. Estos son imanes bastante potentes y es la razón por la que estos dispositivos son muy caros. Si bi

en estas fortalezas han sido estándar durante mucho tiempo, el hardware y el software internos más allá de los imanes han mejorado constantemente.

Investigadores afiliados a los Institutos Nacionales de Saluden los EE. UU. han trabajado con un equipo de Siemens para ver de lo que es capaz una resonancia magnética moderna, que funciona con una fuerza menor. Puede tener sentido construir resonancias magnéticas más débiles para que sean más asequibles para más instalaciones, así como ampliar el acceso a imágenes de resonancia magnética intraoperatoria para cirugías.

Los investigadores utilizaron un Siemens MAGNETOM Aera, normalmente un escáner de 1.5T, que fue atenuado a .55T, de lo contrario, el sistema aprovechaba todas las optimizaciones internas que se utilizan para aumentar la fidelidad de las imágenes. El equipo empleó voluntarios sanos y personas con enfermedades pulmonares, para evaluar la diferencia en la salida del escáner en comparación con el mismo escáner 1.5T.

Se descubrió que se podían detectar quistes pulmonares y la anatomía circundante en aquellos con linfangioleiomiomatosis. Curiosamente, el oxígeno inhalado funcionó de manera bastante efectiva y mucho mejor que con las IRM más potentes, como un agente de contraste fácil de usar. Quizás la resonancia magnética de baja potencia puede ser una excelente modalidad de imagen para afecciones pulmonares. MH

MÁS INFORMACIÓN

APLICACIÓN PARA ESCANEAR FOTOS DETECTA SIGNOS DE ENFERMEDAD

La leucocoria, también conocida como reflejo puppilar blanco, es un síntoma de una serie de enfermedades, como el retinoblastoma, la enfermedad de Coats y las cataratas congénitas. Cuando la luz entra al ojo en ciertos ángulos en personas con leucocoria, se puede ver un reflejo blanco de la retina. Si bien es fácil de detectar con equipos oftálmicos, la afección y la enfermedad subyacente a menudo pasan desapercibidas durante demasiado tiempo. El retinoblastoma, por ejemplo, se detecta mediante la identificación de leucocoria durante los exámenes físicos generales en menos del 10% de los casos.

Investigadores de la Universidad de Baylor han desarrollado una aplicación que puede escanear las fotos de los teléfonos inteligentes de los padres para detectar automáticamente signos de leucocoria en sus hijos. Llamada CRADLE (ComputeR Assisted Detector LEukocoria), la aplicación ha sido entrenada para identificar puntos blancos en las fotos cotidianas, y la efectividad de la aplicación, incluida su sensibilidad y especificidad, se evaluó escaneando más de 50,000 fotos de niños, incluidos aquellos que fueron capturado antes de sus diagnósticos.

La aplicación identificó con éxito la leucocoria en el 80% de los niños que tenían enfermedades relacionadas, y lo hizo en fotos que fueron capturadas un promedio de 1.3 años antes del diagnóstico. Esto es bastante notable, y ciertamente ayudará a detectar una serie de enfermedades, incluido el cáncer, antes que nunca. La tecnología podría ayudar a salvar a miles de niños de las consecuencias potencialmente terribles de una enfermedad no diagnosticada. MH

MÁS INFORMACIÓN

IMPRESIÓN DE ELECTRÓNICA FLEXIBLE PERSONALIZADA

La electrónica flexible tiene el potencial de ayudar a monitorear, e incluso modular, una serie de parámetros fisiológicos. Si bien los monitores cardíacos adhesivos se pueden fabricar como una talla única, en aplicaciones como vendajes electrónicos que pueden monitorear y tratar una herida, es mejor poder crear dispositivos personalizados que se adapten a las necesidades de cada paciente.

Actualmente, la fabricación de productos electrónicos flexibles requiere un procesamiento riguroso, que incluye baños químicos, procesos de endurecimiento y horneado a alta temperatura para purificar los materiales que se utilizan. Investigadores de la Universidad de Duke, Durham, Carolina del Norte, EE.UU. han ideado una forma de imprimir directamente dispositivos electrónicos flexibles funcionales directamente sobre la piel, el papel, las vendas y otros dispositivos flexibles y móviles. La capacidad puede permitir a los médicos imprimir dispositivos diagnósticos y terapéuticos directamente en los pacientes o en herramientas médicas a medida.

La capacidad es posible gracias a dos nuevos avances. Uno es una nueva tinta conductora de nanocables de plata. Se puede imprimir a bajas temperaturas y no necesita procesamiento adicional. Mantiene la conductividad incluso después de que se dobla de un lado a otro miles de veces. El otro avance es usar la misma tinta junto con nanotubos de carbono para crear transistores electrónicos directamente en una superficie, lo que tampoco implica ningún procesamiento duro. La tinta de nanocables de plata y los nuevos transistores proporcionan los componentes principales de un sistema electrónico.

MÁS INFORMACIÓN

TUMORES PROFUNDOS AHORA DETECTADOS

Los tumores profundos dentro del cuerpo pueden ser muy difíciles de detectar, rastrear y estudiar. El cerebro, al estar rodeado por un cráneo grueso, es particularmente desafiante para obtener imágenes con luz, por lo que la resonancia magnética y la tomografía computarizada son actualmente las modalidades de imágenes de referencia cuando se observan tejidos profundamente asentados.

Investigadores de la Universidad de Stanford, California, EE. UU.  informan sobre el desarrollo de nuevas nanopartículas que se pueden usar para iluminar y obtener imágenes de tumores ubicados muy por debajo de la superficie de la piel. Las nanopartículas deberían ser útiles no sólo para diagnosticar y monitorear la progresión tumoral, sino también para predecir cómo responderán los pacientes individuales a una inmunoterapia dada.

Las nuevas nanopartículas están basadas en erbio, un elemento de tierras raras que brilla en el infrarrojo. Tienen un recubrimiento especial que permite que se unan los anticuerpos que pueden unirse a células cancerosas específicas. Además, el mismo recubrimiento reduce la toxicidad de las nanopartículas, les permite disolverse en el torrente sanguíneo y les ayuda a salir del cuerpo.

Cuando la luz de baja energía ilumina las nuevas nanopartículas, brillan intensamente con luz infrarroja. El uso de anticuerpos dirigidos para asegurarse de que las nanopartículas se unan sólo a células cancerosas específicas permite que las nanopartículas únicamente iluminen esas células.

Para mostrar su tecnología, el equipo de Stanford usó las nanopartículas para iluminar el interior de los cerebros de ratones vivos para revelar tumores que son susceptibles a los medicamentos contra el cáncer. Esto se logró uniendo un anticuerpo a las nanopartículas que se dirige a una proteína específica que hace que las células sean susceptibles a los medicamentos contra el cáncer en cuestión. MH

MÁS INFORMACIÓN

BOMBA DE DISCO PARA SISTEMAS DE PRESIÓN ARTERIAL AMBULATORIA

TTP Ventus, el desarrollador de Disc Pump con sede en el Reino Unido, recientemente comenzó a trabajar en una nueva aplicación para esta tecnología: los sistemas ambulatorios de presión arterial. La compañía afirma que la bomba de disco, que es una bomba miniaturizada, silenciosa y altamente eficiente, podría revolucionar las mediciones ambulatorias de la presión arterial.

En la actualidad, los monitores de presión arterial de 24 horas se usan comúnmente para controlar la presión arterial a intervalos regulares durante el día y la noche. Tales dispositivos usan típicamente bombas de diafragma accionadas por motor para inflar un manguito en la parte superior del brazo. Sin embargo, estas bombas son voluminosas y ruidosas, y afectan la pulsación del flujo de aire dentro del monitor de presión arterial. Esto significa que las mediciones de la presión arterial solo se pueden tomar después de que el brazalete se haya inflado completamente y comience a desinflarse.

Sería preferible tomar medidas a medida que se infla el manguito, ya que la presión que ejercería el manguito no tendría que exceder en mucho la presión sistólica, mejorando la comodidad del paciente y haciendo que las mediciones nocturnas sean menos perjudiciales para los usuarios que duermen.

Los monitores de presión arterial ambulatorios convencionales también suelen requerir una unidad de bomba con correa o correa, que está conectada a un manguito braquial a través de una manguera larga. Esto es engorroso y la manguera puede doblarse y obstruirse durante el sueño.

Para abordar estos problemas, TTP Ventus ha propuesto que la bomba de disco podría ofrecer una alternativa a las bombas de diafragma accionadas por motor. La bomba funciona a más de 20,000 ciclos por segundo y se mueve menos de un microlitro de aire durante cada ciclo. Esto significa que la pulsación del manguito es insignificante durante el inflado, y se pueden obtener mediciones de la presión arterial durante este proceso. Además, debido a que la bomba es muy pequeña, se puede integrar directamente en un brazalete braquial, evitando la necesidad de una carcasa de bomba engorrosa y una manguera de conexión. MH

MÁS INFORMACIÓN

NUEVO CHIP PARA IMÁGENES DE MICROONDAS DEL CUERPO

Los médicos de hoy están limitados a algunas modalidades de imágenes, principalmente rayos X, tomografía computarizada, resonancia magnética y ultrasonido. Las microondas, en principio, también se pueden usar como una forma útil de mirar dentro del cuerpo.

La radiación de microondas no es ionizante, por lo que debería ser más segura que los rayos X, pero en la práctica, las imágenes de microondas, debido a la electrónica en su interior, han seguido siendo dispositivos voluminosos de mesa. No sólo no han sido prácticos para obtener imágenes del cuerpo, sino que la electrónica dentro de las cámaras de microondas convencionales ha sufrido interferencias.

Investigadores de la Universidad de Pensilvania, en los EE.UU. han desarrollado un chip de imagen de microondas que reemplaza los componentes electrónicos críticos con los ópticos, lo que permite que sea mucho más pequeño y no sufra tanta interferencia.

El dispositivo se fabrica utilizando ahora las técnicas tradicionales de semiconductores que dan como resultado un chip con más de 1,000 componentes fotónicos, incluidas guías de onda y fotodiodos. Funciona esencialmente mediante la conversión de señales de microondas, que rebotan desde el objetivo, en ópticas. Luego utiliza circuitos ópticos para procesar los datos y generar una imagen del objetivo. Tiene solo 2 milímetros de lado, por lo que los componentes son microscópicos.

Dado que el chip tiene aproximadamente el tamaño de uno en su teléfono inteligente, puede integrarse en dispositivos pequeños y potencialmente portátiles para obtener imágenes del corazón, detectar células cancerosas e incluso mirar dentro del cerebro. MH

MÁS INFORMACIÓN

APLICACIONES PARA EL MONITOREO DE LA ATENCIÓN MÉDICA

Reinvently, una compañía de desarrollo de aplicaciones móviles con sede en Palo Alto, California, EE.UU. ha creado una serie de aplicaciones de atención médica, incluidas aquellas que recopilan, clasifican y muestran datos de dispositivos médicos portátiles. La combinación de un dispositivo portátil y una aplicación móvil permite a los médicos monitorear a sus pacientes en tiempo real e identificar problemas antes de que se conviertan en un problema.

Este enfoque se está volviendo cada vez más popular, pero en muchos casos, los wearables son tan buenos como el software que los acompaña. El monitoreo de la atención médica requiere aplicaciones confiables y fáciles de usar que muestren claramente los datos clave y alerten a los usuarios sobre los problemas tan pronto como sean identificados. Los errores o fallas podrían tener serias consecuencias cuando las aplicaciones indican el bienestar de un paciente y determinan el tratamiento.

Hasta ahora, la compañía ha sido la fuerza detrás de algunas aplicaciones influyentes de monitoreo de salud. Por ejemplo, Reinvently desarrolló la aplicación que acompaña a la plataforma de oxígeno Lumee de Profusa. El sistema permite a los médicos monitorear continuamente los niveles de oxígeno en los tejidos en tiempo real usando la aplicación, y es útil para monitorear los tejidos en riesgo en condiciones como la isquemia crítica de las extremidades.

Otras aplicaciones desarrolladas por la compañía incluyen la aplicación que acompaña al sistema móvil Visi de Sotera Wireless, que consiste en un monitor inalámbrico de signos vitales. El sistema registra datos tales como frecuencia cardíaca / pulso, presión arterial, temperatura de la piel, frecuencia respiratoria y ECG. El sistema está diseñado para ayudar a los médicos a detectar los primeros signos de deterioro del paciente, lo que permite una intervención temprana para obtener mejores resultados terapéuticos.

MÁS INFORMACIÓN

PIJAMAS INTELIGENTES PARA MONITOREAR SEÑALES FISIOLÓGICAS

Investigadores de la Universidad de Massachusetts en Amherst han desarrollado un nuevo pijama inteligente, denominado Phyjama, que puede rastrear las señales fisiológicas durante el sueño. Su trabajo demuestra que la tecnología puede medir de manera confiable la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y la posición del sueño durante el transcurso de la noche. Un día, avances como este pueden incorporarse a la ropa de dormir normal, que puede ser una fuente adicional de datos biomédicos y puede ayudar a rastrear, así como controlar varias afecciones de salud.

Actualmente, los dispositivos inteligentes como los relojes inteligentes se pueden utilizar para medir señales biomédicas, como la frecuencia cardíaca o la oxigenación de la sangre. Sin embargo, estos dispositivos no son comúnmente utilizados por las personas mayores y usar un reloj inteligente durante toda la noche es incómodo. Para abordar esto, el pijama inteligente, que ya es una parte natural de la rutina diaria de muchas personas, puede realizar el monitoreo fisiológico.

Desarrollar pijamas inteligentes no fue tarea fácil. Por lo general, los dispositivos de monitoreo corporal son ajustados para obtener una señal de alta calidad. Este enfoque no funcionaría para los pijamas, que tienen que ser holgados para estar cómodos. Los investigadores utilizaron una serie de sensores triboeléctricos alrededor del pijama, de modo que cuando la persona que usa los descansos en la cama por la noche, parte del cuerpo siempre presiona al menos contra algunos de los sensores. Estos conjuntos de sensores, que se activan por un cambio en el contacto físico, pueden medir cambios sutiles en la presión y correlacionarlos con los parámetros corporales.

El dispositivo se probó en un entorno controlado y natural, donde los investigadores descubrieron que podían medir la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y la postura del sueño con gran precisión.

"Esperamos que estos avances puedan ser particularmente útiles para controlar a los pacientes de edad avanzada, muchos de los cuales sufren de trastornos del sueño", dijo Trisha L. Andrew, de los profesores de Umass Amherst, involucrados en el desarrollo de Phyjamas. “Los dispositivos portátiles de la generación actual, como los relojes inteligentes, no son ideales para esta población, ya que las personas mayores a menudo olvidan usar constantemente o son resistentes a usar dispositivos adicionales, mientras que la ropa de dormir ya es una parte normal de su vida diaria".

MÁS INFORMACIÓN

OTOSCOPIO DE ULTRASONIDO PARA DIAGNOSTICO DE INFECCIONES DEL OÍDO MEDIO

La compañía estadounidense OtoNexus Medical Technologies posee un chip CMUT exclusivo de Fraunhofer IPMS que se basa en tecnología de ultrasonido. El diagnóstico de infecciones del oído medio es propenso a una gran subjetividad. Los antibióticos son la opción de tratamiento típica, se tratan demasiados pacientes que en realidad no están infectados. Esto puede provocar el desarrollo de bacterias resistentes a los antibióticos y una serie de otros problemas.

Investigadores del Instituto Fraunhofer para Microsistemas Fotónicos IPMS en Alemania han desarrollado un nuevo transductor de ultrasonido que puede integrarse en los otoscopios existentes para proporcionar una visión más clara del oído medio y permitir a los médicos diagnosticar mejor las infecciones internas. El equipo de Fraunhofer ahora se ha asociado con OtoNexus Medical Technologies, una compañía con sede en Seattle, Washington, para integrar su transductor en un otoscopio y ver si funciona en un ensayo clínico.

Los otoscopios convencionales proporcionan un panorama visual del oído, pero no pueden ver detrás del tímpano. Los signos secundarios de infección generalmente se usan para hacer un diagnóstico, pero esto lleva a que casi la mitad de todos los casos se diagnostiquen incorrectamente. "El otoscopio clásico es un sistema óptico y no ha cambiado en décadas", explica el Dr. Sandro Koch, físico de Fraunhofer IPMS, en un comunicado de prensa. "Pero cuando está equipado con nuestro transductor de ultrasonido, que es tanto un transmisor como un receptor, desarrolla nuevas funciones".

El nuevo transductor utiliza ultrasonido acoplado al aire para penetrar detrás del tímpano y revelar si hay un exceso de líquido allí e incluso caracterizar su consistencia. Este método puede ayudar a los médicos no solo a detectar una infección, sino también a identificar cuánto ha progresado.

El transductor, denominado CMUT (transductor ultrasónico capacitivo micromaquinado), es barato de producir y se puede miniaturizar para que sea mucho más pequeño que las tecnologías de ultrasonido existentes. Funciona gracias a un condensador con dos electrodos que no tienen más que aire entre ellos. Uno de los electrodos es flexible y se utiliza para transmitir señales ultrasónicas. Las ondas de ultrasonido que regresan golpean una pequeña membrana que se utiliza para generar una corriente eléctrica que contiene todos los datos necesarios para que el sistema genere una imagen.

La tecnología ya se está probando con la esperanza de que pronto los médicos puedan diagnosticar mejor las infecciones comunes, pero mal tratadas, del oído medio.

MÁS INFORMACIÓN

EVALUACIÓN HEPÁTICA NO INVASIVA

Echosens es una compañía de dispositivos médicos con sede en París, Francia, que se centra en el diagnóstico de enfermedades hepáticas. Su tecnología, llamada FibroScan, utiliza ondas ultrasónicas para medir de manera no invasiva la elasticidad y absorción del hígado. Estas mediciones pueden informar a los equipos de atención médica sobre la cantidad de tejido cicatricial y contenido graso en el hígado de un paciente. El FibroScan se usa ampliamente en 80 países y Echosens planea expandirse aún más.

En lo que respecta a la enfermedad hepática, Echosens se ha utilizado para evaluar dos enfermedades importantes: hepatitis B y C. Echosens también ha contribuido al desarrollo de los medicamentos para tratar estas dos enfermedades. Para llegar al siguiente nivel, la compañía colabora con la industria farmacéutica y biotecnológica para tratar la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) y la esteatohepatitis no alcohólica (NASH), que son difíciles de tratar en la actualidad.

“La enfermedad hepática está directamente asociada con una serie de patologías como la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Desafortunadamente, la prevalencia de la enfermedad hepática es muy alta. “Tenemos potencialmente docenas de millones de pacientes que necesitarán someterse a un examen de algún tipo para evaluar su salud hepática. Por lo tanto, FibroScan es el camino a seguir y creo que a medida que avanzamos, los médicos tendrán la obligación de brindar una respuesta a estos pacientes y poder evaluar la salud del hígado. Con la aparición de NAFLD y NASH, los médicos tendrán más obligación de poder evaluar a los pacientes y evaluar si necesitan tratamiento o no. Como estamos hablando de una enfermedad metabólica, los pacientes deben ser monitoreados para verificar la eficacia del tratamiento.” Informó Dominique Legros, CEO global de Echosens.

MÁS INFORMACIÓN

NANOCLUSTERS DE ORO POTENCIAN UNA SIMPLE PRUEBA DE ORINA CONTRA EL CÁNCER

Investigadores del Imperial College London y el MIT han desarrollado una prueba simple de orina contra el cáncer basada en nano-clusters de oro inyectados, los cuales ingresan a la orina sólo en presencia de cáncer. Hasta ahora los investigadores han utilizado la prueba para detectar cáncer de colon en ratones. Un resultado positivo se indica mediante un simple cambio de color, lo que significa que la prueba podría ser ideal para un diagnóstico rápido en el campo.

Para abordar esto, los investigadores han desarrollado esta nueva prueba, que requiere sólo una inyección, seguida de una evaluación visual de una muestra de orina, que cambiará de color si se detecta cáncer. La prueba se basa en nanoclusters de oro unidos a portadores de proteínas, que se inyectan en la sangre.

Las metaloproteinasas de matriz (MMP) son enzimas que son altamente activas en muchos tipos de cáncer. Los investigadores diseñaron el vínculo entre los nanoclusters de oro y los portadores de proteínas para que los MMP puedan escindirlos en el microambiente tumoral. Esto libera los nanoclusters, que son lo suficientemente pequeños como para pasar a través de los riñones y entrar en la orina.

MÁS INFORMACIÓN

MANIPULACIÓN DE LUZ A NANOESCALA PARA DETECTAR PATÓGENOS

Los virus son tan pequeños que para poder detectarlos con luz se necesitan instrumentos que funcionen a nanoescala. Sensores tan perfectos son muy difíciles de fabricar, ya que la mayoría de los procesos de fabricación interrumpen las estructuras a nanoescala.

Un equipo de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, EE.UU. ha desarrollado una forma de combinar nanoarrays plasmónicos en 3D, dispositivos especiales de manipulación de luz, con películas pelables que se pueden aplicar a casi cualquier cosa. Luego pudieron combinar con éxito las nuevas pegatinas con los sistemas de imágenes convencionales para detectar señales ópticas extremadamente pequeñas.

Dado que el proceso de fabricación se realiza en agua destilada, a temperatura ambiente y sin productos químicos agresivos o métodos físicos, es muy suave y permite a los investigadores mantener una precisión perfecta a nanoescala. Los nanoarrays están integrados en una película en una oblea de silicio. Cuando se coloca en agua, la película se despega y la oblea se puede volver a usar, lo que hace que sea económico y rápido fabricar estos dispositivos.

MÁS INFORMACIÓN

DETECTOR DE CÁNCER MOLECULAR DURANTE CIRUGÍAS

Investigadores de la Universidad de Texas en Austin, EE.UU. han desarrollado una nueva pluma portátil para la detección rápida del cáncer intraoperatorio. Su trabajo demuestra que la herramienta puede identificar diferentes perfiles moleculares entre tejido canceroso y no canceroso sin dañar los tejidos muestreados. Este desarrollo puede algún día mejorar el diagnóstico de cáncer y permitir una extirpación quirúrgica más precisa de los tumores.

Actualmente los cirujanos confían en el corte de tejidos y la histología para determinar si el tumor se extirpó por completo o no. Este proceso, que toma al menos 30 minutos y requiere operadores capacitados, requiere mucho tiempo y recursos. Se han desarrollado otros métodos para tomar muestras de tejido, pero requieren cortar físicamente el tejido, lo que puede ser indeseable en el caso del cáncer cerebral, por ejemplo.

El nuevo sistema se llama "MasSpec Pen". Es una herramienta portátil desechable que suministra una sola gota de agua a la superficie del tejido, que toma muestras de las biomoléculas. Luego, la pluma succiona suavemente la gotita y se envía a un espectrómetro de masas, que desarrolla un perfil molecular basado en proteínas, lípidos y metabolitos en la muestra.

El equipo de UT Austin demostró que la herramienta podía identificar diferentes perfiles moleculares entre el cáncer y el tejido no canceroso. Utilizando métodos estadísticos para clasificar muestras humanas, mostraron una precisión del 96,3% de identificar si un tejido era canceroso o no. También usaron la pluma MasSpec en un ratón que tenía cáncer y pudieron identificar sus espectros moleculares únicos, lo que demuestra que la pluma no causó daños observables en el tejido ni daño al animal. El dispositivo se encuentra actualmente en pruebas clínicas en el Texas Medical Center para cirugías de cáncer de tiroides, seno y pancreático.

MÁS INFORMACIÓN

IDENTIFICACIÓN DE ENFERMEDADES POR MEDIO DE IA

Los monitores de salud portátiles, los sensores ubicuos y la capacidad de recopilar y almacenar grandes cantidades de datos están creando desafíos para los investigadores que esperan utilizar la inteligencia artificial para identificar enfermedades. Si bien los datos recopilados pueden contener respuestas clínicas importantes, encontrar esas respuestas significa que los datos deben clasificarse y etiquetarse.

Investigadores del MIT han desarrollado un sistema que puede identificar de manera autónoma los signos de una enfermedad a partir de los datos recopilados de un grupo relativamente pequeño de personas y sin ningún tipo de capacitación inicial.

La investigación, presentada recientemente en la conferencia Machine Learning for Healthcare en Ann Arbor, Michigan, se centró en aprender los biomarcadores de audio de los trastornos de las cuerdas vocales. Utilizando datos recopilados durante una semana desde un acelerómetro conectado a los cuellos de 100 personas, el sistema identificó automáticamente qué características de sonido eran importantes para identificar si un paciente tiene nódulos de cuerdas vocales.

"Cada vez es más fácil recopilar conjuntos de datos de series temporales largas. Pero hay médicos que necesitan aplicar sus conocimientos para etiquetar el conjunto de datos”, dijo el autor principal, José Javier González Ortiz, estudiante de doctorado en el MIT. "Queremos eliminar esa parte manual para los expertos y descargar toda la ingeniería de características en un modelo de aprendizaje automático".

Si bien el sistema se utilizó para una tarea específica relacionada con el sonido, puede ser entrenado para analizar datos de otras enfermedades. El estudio actual puede ayudar a crear herramientas que eviten los nódulos vocales y ayudar a estudiar la aparición de esta afección.

MÁS INFORMACIÓN

SENSORES DE MONITORIZACIÓN DEL CUERPO TOTALMENTE FLEXIBLES E INALÁMBRICOS

Los sensores flexibles para el cuerpo que se ajustan a la piel tienen un gran potencial para monitorear la salud del paciente, realizar estudios a largo plazo y brindar a los consumidores una forma de rastrear su ejercicio y su salud en general. Aunque en el pasado se desarrollaron monitores de cuerpo flexibles con forma de adhesivo, todos involucraron chips electrónicos rígidos y baterías. Por lo tanto, aunque son flexibles y se pueden usar en la piel, todavía son bastante voluminosos y requieren recarga.

Un equipo de la Universidad de Stanford, en California, EE.UU. ha desarrollado sensores adhesivos altamente flexibles que no tienen chips electrónicos integrados ni ningún otro componente rígido. Funcionan con dispositivos de radiofrecuencia cercanos que se pueden integrar en la ropa. Los adhesivos obtienen suficiente electricidad para activar su mecanismo de detección y también para transmitir las lecturas a los dispositivos integrados en la ropa.

Los adhesivos se basan en una modificación de la tecnología de identificación por radiofrecuencia, que aprovecha las antenas flexibles y compensa el movimiento para generar altas velocidades de transmisión de datos a bajos voltajes. Llamada BodyNet, la tecnología ya se ha probado con éxito en la detección del pulso y la frecuencia respiratoria cuando se aplican las pegatinas en la muñeca y el abdomen. Al colocar los mismos adhesivos sobre los codos y las rodillas se obtienen datos sobre el movimiento de esas articulaciones.

Ya se está trabajando en otras capacidades de detección, incluida la detección de temperatura, sudor y otras secreciones corporales, que pueden ayudar a controlar el rendimiento deportivo y el estrés. Se espera que esta tecnología pueda reemplazar el paradigma actual de dispositivos portátiles que sólo se pueden colocar en muy pocas partes del cuerpo y que proporcionan datos limitados para la acción. "Creemos que algún día será posible crear una matriz de sensores de piel de cuerpo completo para recopilar datos fisiológicos sin interferir con el comportamiento normal de una persona", dijo Zhenan Bao, uno de los líderes de la investigación.

Actualmente, las etiquetas de los sensores y los receptores a través de los cuales transmiten sus lecturas deben mantenerse bastante cerca, lo que requiere una por cada etiqueta. Los investigadores de Stanford planean superar esto con antenas tejidas en la ropa que puedan comunicarse mejor con los sensores.

MÁS INFORMACIÓN

TRANSISTORES FLEXIBLES PARA DISPOSITIVOS MÉDICOS IMPLANTABLES Y VESTIBLES

Recientemente, los ingenieros en una variedad de instituciones han avanzado mucho en el campo de la electrónica flexible. Se han realizado una variedad de dispositivos, incluidos sensores de uso corporal completamente flexibles. Si bien gran parte de los componentes se han creado para ser flexibles, los circuitos integrados y los transistores de los que están hechos han tenido que permanecer rígidos.

Investigadores de la Universidad de Tufts, en Massachusetts, EE.UU. han desarrollado transistores completamente flexibles a partir de hilo de lino. Esto permitirá dispositivos completamente flexibles hechos de hilo que pueden integrarse en la ropa, usarse directamente sobre la piel o incluso usarse en implantes médicos electrónicos, incluidos los que se pueden unir a un corazón que late.

Se pueden convertir grandes cantidades de transistores basados ​​en hilos (TBT) en circuitos lógicos y circuitos integrados que pueden realizar funciones electrónicas comunes. Los sensores flexibles preexistentes pueden usarse junto con circuitos flexibles para proporcionar soluciones completamente maleables.

El equipo de Tufts ya ha combinado sensores de iones de sodio y amonio basados ​​en hilos con un circuito integrado, lo que les permite medir estos biomarcadores utilizando un dispositivo completamente flexible.

Los transistores flexibles se pueden fabricar sin necesidad de una sala limpia y utilizando un proceso relativamente económico. "En experimentos de laboratorio, pudimos mostrar cómo nuestro dispositivo podía monitorear los cambios en las concentraciones de sodio y amonio en múltiples ubicaciones", dijo Rachel Owyeung, una estudiante graduada de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts y primera autora del estudio. "Teóricamente, podríamos ampliar el circuito integrado que hicimos a partir de los TBT para conectar una gran variedad de sensores que siguen muchos biomarcadores, en muchas ubicaciones diferentes usando un solo dispositivo".

MÁS INFORMACIÓN

DISPOSITIVO ACELERA DETECCIÓN DE CÁNCER DE CUELLO UTERINO

Cuando se analiza el cáncer de cuello uterino, la tinción de inmunofluorescencia se usa para identificar la presencia de proteínas que son biomarcadores de la enfermedad. Es un proceso lento y meticuloso que requiere que los técnicos de laboratorio preparen células individuales para el análisis. Incluso entonces, dado que no todas las células muestran las mismas características de la enfermedad, la tasa de falsos negativos puede ser muy alta.

Un nuevo dispositivo desarrollado por científicos de la Universidad de Tokio y la Facultad de Medicina de la Universidad de Teikyo en Japón puede capturar y detectar células individuales para detectar la presencia de proteínas p16 y Ki-67 asociadas con el cáncer cervical. El dispositivo microfluídico, llamado Electroactive Microwell Array with Barriers (EMAB), presenta una serie de pequeños pozos que pueden contener una célula a la vez. En la parte inferior hay electrodos que crean un campo eléctrico que asegura que las células permanezcan en su lugar, un fenómeno conocido como dielectroforesis.

"Los principales desafíos fueron atrapar células suspendidas a nivel de células individuales y analizarlas usando anticuerpos con una pérdida mínima de células atrapadas", dijo Soo Hyeon Kim, uno de los líderes de la investigación. "Simplemente colocando una pequeña estructura detrás del micropocillo, las células permanecieron eficientemente en los micropocillos incluso con el flujo inestable utilizado para la entrega de reactivos".

En pruebas de laboratorio, el dispositivo EMAB capturó el 98% de las células que se le presentaron y retuvo con éxito el 92% de ellas el tiempo suficiente para realizar la tinción de inmunofluorescencia. Los investigadores ya están ansiosos por usar su dispositivo para tratar de evaluar a los pacientes en un entorno clínico para ayudar a verificar su utilidad práctica.

MÁS INFORMACIÓN

NUEVA TECNOLOGÍA DE DETECCIÓN ELECTRÓNICA

Cuando pensamos en dispositivos electrónicos portátiles, nos vienen a la mente dispositivos como relojes inteligentes, monitores cardíacos con correa para el pecho y rastreadores de actividad que se llevan en la muñeca. En el futuro, y uno que aparentemente no está tan lejos, los wearables pueden parecer tatuajes que solo tienen un grosor de micras.

Eso puede ser gracias a los investigadores de la Universidad de Houston, la Universidad de Colorado y la Universidad del Sudeste de Nanjing, China, que han desarrollado dispositivos electrónicos portátiles que son tan delgados y flexibles que son totalmente imperceptibles para el usuario. Aparentemente son incluso menos notables que las vendas convencionales.

El equipo creó una tecnología a partir de la cual construir otros dispositivos, pero como prueba de concepto, construyeron un dispositivo electrónico portátil multifuncional que tiene solo unas pocas micras de grosor. Es un semiconductor de óxido metálico sobre una base de polímero, que puede fabricarse en un solo paso a temperaturas relativamente bajas. Esto facilita la integración de una variedad de componentes electrónicos funcionales, que antes era un desafío, para su uso en sistemas electrónicos flexibles.

El equipo utilizó su dispositivo como parte de una interfaz hombre-máquina de circuito cerrado que permitió que un humano y un brazo robótico se estrecharan la mano. Tanto las manos humanas como las de robot tenían aplicada la nueva tecnología de detección electrónica. Cuando se unieron y se sintieron, utilizaron la cantidad adecuada de fuerza y ​​tiempo para cada apretón de manos, de hecho, unieron a humanos y robots.

MÁS INFORMACIÓN