Concurso de diseño Create the Future 2020:ganador de la categoría médica:un chip de la caja antigua

UN CHIP DE LA VIEJA CAJA:DESFIBRILACIÓN SIN DOLOR

Mehdi Razavi, Mathews John, Allison Post y Aydin Babakhani Texas Heart Institute (Houston, TX)

Ganador de una estación de trabajo HP; Patrocinador de categoría:ZEUS

La actividad eléctrica caótica del corazón (arritmia) tiene un tremendo impacto en el bienestar de la sociedad:no solo es la causa número uno de muerte súbita y accidente cerebrovascular, sino que también es uno de los principales contribuyentes a la insuficiencia cardíaca congestiva (CHF). El tratamiento más definitivo para la arritmia es aplicar descargas al corazón (ya sea mediante palas transcutáneas o desfibriladores cardíacos implantables (DCI). Las descargas son impredecibles y extremadamente dolorosas, lo que provoca TEPT en una alta proporción de pacientes.

Una piedra angular para el tratamiento de la ICC es la terapia de resincronización cardíaca (TRC) en la que se usa un marcapasos especializado para fortalecer el músculo cardíaco debilitado. Los ICD y los marcapasos envían pulsos eléctricos al corazón a través de cables llamados derivaciones. Estos cables se colocan dentro de las venas y se introducen en el corazón por un extremo y se conectan a una batería (o "lata") que se coloca en el pecho debajo de la piel en el otro extremo. Sin embargo, los cables no siempre se pueden colocar donde se necesitan y son propensos a infecciones y fracturas.

La invención es un sistema de marcapasos (nodos) miniaturizado, implantable, inalámbrico y sin batería que consta de diminutos microchips integrados a base de silicio que resaltan con nitidez la notable posibilidad de eliminar descargas, derivaciones y cables. Cada nodo pesa solo alrededor de 0,09 gramos porque no requiere baterías internas. (Los marcapasos comunes que se usan hoy en día pesan entre 2 y 28 gramos). Los prototipos existentes se fabrican a medida, pero sus diseños serán fácilmente traducibles a las prácticas de fabricación estándar.

Debido a que puede administrar estimulación no solo en cualquier ubicación, sino también en un número ilimitado de ubicaciones en el corazón, esta tecnología tiene el potencial de brindar una desfibrilación imperceptible (sin dolor) a través de ráfagas de estimulación en múltiples sitios sofisticadas, coordinadas y dirigidas. Se ha demostrado la viabilidad de la desfibrilación sin necesidad de descargas mediante un sistema cableado. La tecnología también marcó el paso desde hasta seis sitios diferentes utilizando estos chips de marcapasos con alimentación inalámbrica (más que cualquier otro sistema cableado aprobado para uso médico hasta la fecha).

Todos los pacientes con ICD, más de 5 millones de estadounidenses que viven con fibrilación auricular y un segmento sustancial de pacientes con dispositivos CRT se beneficiarán de esta tecnología. Los pacientes con desfibriladores pueden vivir más, pero debido a las descargas dolorosas que reciben, no necesariamente mejor. La desfibrilación imperceptible sigue siendo el santo grial del campo. Esta tecnología será:1) más segura ya que no hay necesidad de cables conductores que puedan fracturarse, desprenderse o causar infecciones; 2) más efectivos en el tratamiento de la causa subyacente de las arritmias porque se pueden colocar exactamente donde se necesitan; y 3) capaz de administrar una desfibrilación imperceptible.

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MENCIONES DE HONOR:

Parches de ingeniería tisular personalizables para acelerar la cicatrización de heridas

Samarender Nagam Hanumantharao, Carolynn Que y Smitha Rao (Michigan Tech, Houghton, MI)

Este parche para curar heridas se usa con adhesivos o vendajes en el sitio de la herida. Los parches se asemejan a la estructura de tejido natural que se encuentra en el cuerpo. Las estructuras actúan como soporte para las células, guían el crecimiento y la alineación de las células y ayudan a acelerar la cicatrización de heridas, reducir las cicatrices y prevenir infecciones secundarias. También pueden incorporar liberación de fármacos o protección antibacteriana.

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Detección temprana de cáncer de pulmón mediante el sistema eXoutcancer

Sumita T. Jonak, Brian D'Souza y Abhinav Chandra (UCLA Anderson, Los Ángeles, CA)

Esta tecnología revolucionaria permite la detección temprana del cáncer de pulmón para diagnosticar la enfermedad cuando es más tratable. El sistema eXoutcancer es una combinación de un nanochip y una base de datos espectroscópica patentada derivada de un algoritmo de aprendizaje automático (ML). Los datos espectroscópicos complejos se analizan a través del algoritmo para desarrollar una huella digital de diagnóstico.

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Glucowaves para un control cómodo y sin dolor del nivel de glucosa en sangre

Ala Eldin Omer, George Shaker y Safieddin Safavi-Naeini (Universidad de Waterloo, Ontario, Canadá)

Este sistema de detección portátil, compacto y de bajo costo utiliza sensores de microondas e inteligencia artificial para permitir que los diabéticos controlen de manera no invasiva sus niveles de glucosa en sangre sin tomar muestras de ningún líquido fuera del cuerpo. El dispositivo envía señales electromagnéticas de pequeñas longitudes de onda a través de la piel de los dedos. El dispositivo se puede realizar como un dispositivo portátil alrededor de la muñeca o el dedo para uso diario.

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Monitores portátiles de presión arterial continua

Xina Quan, PyrAmes (Cupertino, CA)

Estos dispositivos portátiles de control de la presión arterial son no invasivos, continuos, cómodos, inalámbricos y fáciles de usar. Usan sensores capacitivos delgados como papel que contactan ligeramente con la piel que captan una señal de forma de onda de pulso que se correlaciona con los cambios de la PA arterial. Los dispositivos se han utilizado con éxito en pacientes que van desde recién nacidos hasta adultos mayores de 89 años.

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Vea el resto de los ganadores de este año:

• GANADOR DEL GRAN PREMIO
• AEROESPACIAL Y DEFENSA
• AUTOMOTRIZ/TRANSPORTE
• DISEÑO DE PRODUCTOS DE CONSUMO
• ELECTRÓNICA/SENSORES/IOT
• FABRICACIÓN/ROBÓTICA/AUTOMATIZACIÓN
• TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES/ENERGÍA DEL FUTURO