Diminuto implante inalámbrico detecta oxígeno en lo profundo del cuerpo

Los ingenieros han creado un diminuto implante inalámbrico que puede proporcionar mediciones en tiempo real de los niveles de oxígeno en los tejidos en las profundidades de la piel. El dispositivo, que es más pequeño que la mariquita promedio y funciona con ondas de ultrasonido, allana el camino para la creación de una variedad de sensores miniaturizados que podrían rastrear marcadores bioquímicos clave en el cuerpo, como el pH o el dióxido de carbono. Estos sensores algún día podrían proporcionar a los médicos métodos mínimamente invasivos para monitorear la bioquímica dentro de los órganos y tejidos en funcionamiento.

El oxígeno es un componente clave para la capacidad de las células para aprovechar la energía de los alimentos que comemos y casi todos los tejidos del cuerpo requieren un suministro constante para poder sobrevivir. La mayoría de los métodos para medir la oxigenación de los tejidos solo pueden proporcionar información sobre lo que sucede cerca de la superficie del cuerpo. Esto se debe a que estos métodos se basan en ondas electromagnéticas, como la luz infrarroja, que solo pueden penetrar unos pocos centímetros en la piel o el tejido de los órganos. Si bien existen tipos de imágenes por resonancia magnética que pueden proporcionar información sobre la oxigenación de los tejidos profundos, requieren tiempos de exploración prolongados y, por lo tanto, no pueden proporcionar datos en tiempo real.

Las ondas ultrasónicas, que son una forma de sonido con una frecuencia demasiado alta para ser detectadas por el oído humano, pueden viajar inofensivamente a través del cuerpo a distancias mucho más largas que las ondas electromagnéticas y ya son la base de la tecnología de imágenes por ultrasonido en medicina.

La incorporación del sensor de oxígeno implicó la integración de una fuente de luz LED y un detector óptico en el pequeño dispositivo, así como el diseño de un conjunto más complicado de controles electrónicos para operar y leer el sensor. Este tipo de sensor de oxígeno difiere de los oxímetros de pulso que se utilizan para medir la saturación de oxígeno en la sangre. Mientras que los oxímetros de pulso miden la proporción de hemoglobina en la sangre que se oxigena, el nuevo dispositivo puede medir directamente la cantidad de oxígeno en el tejido.

Una aplicación potencial del dispositivo es monitorear los trasplantes de órganos porque en los meses posteriores al trasplante de órganos pueden ocurrir complicaciones vasculares y estas complicaciones pueden conducir a una disfunción del injerto. También podría usarse para medir la hipoxia tumoral, lo que puede ayudar a los médicos a guiar la radioterapia contra el cáncer.

En los bebés prematuros, es posible que se requiera oxígeno suplementario, pero los médicos no tienen una lectura confiable de la concentración de oxígeno en los tejidos. Otras versiones miniaturizadas de este dispositivo podrían ayudar a controlar mejor la exposición al oxígeno en los bebés prematuros en la sala de cuidados intensivos y ayudar a minimizar algunas de las consecuencias negativas de la exposición excesiva al oxígeno, como la retinopatía del prematuro o la enfermedad pulmonar crónica.

La tecnología podría mejorarse aún más alojando el sensor para que pueda sobrevivir a largo plazo en el cuerpo. Miniaturizar aún más el dispositivo también simplificaría el proceso de implantación, que actualmente requiere cirugía. Además, la plataforma óptica del sensor podría adaptarse fácilmente para medir otros bioquímicos en el cuerpo. Simplemente cambiando la plataforma que se construyó para el sensor de oxígeno, el dispositivo se puede modificar para medir, por ejemplo, el pH, las especies reactivas de oxígeno, la glucosa o el dióxido de carbono. Si el empaque pudiera hacerse más pequeño, el dispositivo podría inyectarse en el cuerpo con una aguja o mediante cirugía laparoscópica, facilitando aún más la implantación.