Implante inalámbrico en tiempo real proporciona monitoreo miniatura de oxígeno en tejido profundo

Los ingenieros han creado un pequeño implante inalámbrico que puede proporcionar mediciones en tiempo real de niveles de oxígeno en tejido profundo debajo de la piel. El dispositivo, que es más pequeño que una mariquita promedio y alimentado por 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 pH o dióxido de carbono. Estos sensores podrían algún día proporcionar a los médicos métodos mínimamente invasivos para monitorear la bioquímica dentro de órganos y tejidos funcionando.

El oxígeno es un componente clave para la capacidad de las células de aprovechar energía de los alimentos que comemos y casi todos los tejidos en el cuerpo requieren un suministro constante para sobrevivir. La mayoría de los métodos para medir la oxigenación de tejidos solo pueden proporcionar información sobre lo que sucede cerca de la superficie del cuerpo. Eso es porque estos métodos dependen de ondas electromagnéticas, como luz infrarroja, que solo pueden penetrar unos pocos centímetros en la piel o tejido de órganos. Aunque hay tipos de imágenes de resonancia magnética que pueden proporcionar información sobre oxigenación de tejido profundo, requieren tiempos de escaneo largos y por lo tanto no pueden proporcionar datos en tiempo real.

Las ondas ultrasónicas, que son una forma de sonido demasiado alta en frecuencia para ser detectada 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.

Incorporar el sensor de oxígeno involucró integrar tanto una fuente de luz LED como un detector óptico en el diminuto dispositivo, así como diseñar 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 usan para medir la saturación de oxígeno en la sangre. Mientras los oxímetros de pulso miden la proporción de hemoglobina en la sangre que está oxigenada, el nuevo dispositivo es capaz de medir directamente la cantidad de oxígeno en el tejido.

Una aplicación potencial del dispositivo es monitorear trasplantes de órganos porque en los meses después del trasplante de órganos, pueden ocurrir complicaciones vasculares y estas complicaciones pueden llevar a disfunción del injerto. Podría usarse para medir hipoxia tumoral también, lo que puede ayudar a los médicos a guiar la terapia de radiación contra el cáncer.

En bebés prematuros, oxígeno suplementario puede ser requerido pero los médicos no tienen una lectura fiable de tejido de concentración de oxígeno. Versiones más miniaturizadas de este dispositivo podrían ayudar a manejar mejor la exposición al oxígeno en bebés prematuros en el entorno de cuidados intensivos neonatales y ayudar a minimizar algunas de las consecuencias negativas de la exposición excesiva al oxígeno como retinopatía de prematuridad o enfermedad pulmonar crónica.

La tecnología podría mejorarse aún más alojando el sensor para que pueda sobrevivir a largo plazo en el cuerpo. Una mayor miniaturización del dispositivo también simplificaría el proceso de implantación, que actualmente requiere cirugía. Además, la plataforma óptica en el sensor podría adaptarse fácilmente para medir otra bioquímica en el cuerpo. Cambiando solo la plataforma construida para el sensor de oxígeno, el dispositivo puede modificarse para medir, por ejemplo, pH, especies reactivas de oxígeno, glucosa o dióxido de carbono. Si el empaquetado pudiera hacerse más pequeño, el dispositivo podría inyectarse en el cuerpo con una aguja, o a través de cirugía laparoscópica, haciendo la implantación aún más fácil.