La curiosidad nunca mató al científico

Imagínense por un instante como serán los humanos del futuro.

Seguro que más de uno han pensado que estarán llenos de elementos sensores tanto dentro del organismo como en los accesorios que utilizarán (ropa, relojes, teléfonos, etc.). Estos sensores serán capaces de medir diferentes propiedades como la temperatura y a partir de ese dato realizar acciones como enfriar la ropa si hace calor o algo similar.

El humano “sensórico” del futuro probablemente también posea sensores dentro del organismo para determinar sustancias útiles mediante las cuales poder controlar su salud.

En la actualidad ya se está investigando en este campo, que es el campo de los biosensores implantables. Estos biosensores son unos dispositivos que se utilizan para detectar y medir continuamente una sustancia biológica que posee alguna información sobre alguna patología. Y como su nombre indica son implantables dentro del organismo del paciente.

Generalmente estos biosensores son amperométricos, es decir aplican un potencial eléctrico para producir una reacción electroquímica que genera una corriente eléctrica la cual es medida. Lo más común es la utilización de enzimas como elemento reconocedor de la sustancia a analizar.

La aplicación estrella de estos biosensores implantables es la medida de glucosa en pacientes con diabetes, ya que es un sistema muy estudiado, y muy útil ya que la medida continua de la glucosa en estos pacientes es muy importante. Obviamente en el futuro aparecerán nuevas aplicaciones.

Estos dispositivos pueden transmitir los datos de manera automática a algún dispositivo de control, como un ordenador o el teléfono móvil del paciente, y de esta manera, el personal sanitario también puede tener acceso a esos datos y proporcionar al paciente información sobre que acciones debe tomar, como la toma de algún medicamento o el desplazamiento a un centro médico.

Biosensor implantable de lactato y glucosa

En la actualidad los investigadores en este tema se están encontrando con numerosos problemas hasta que estos dispositivos puedan ser utilizados de manera satisfactoria a gran escala, entre todas estas complicaciones destacan:

  • La respuesta del organismo al objeto extraño, de manera que es posible que el biosensor quede aislado por téjidos que genere el organismo tras la implantación y no pueda tener acceso a las sustancias a analizar. Para resolver esto se buscan materiales con una buena biocompatibilidad para que la respuesta del organismo sea lo mínima posible. También se pueden utilizar fármacos liberados en esa zona para disminuir la inflamación producida y que el rechazo sea menor.
  • Degradación de la enzima inmovilizada en el biosensor por sustancias existentes en el organismo, y por tanto el dispositivo deja de funcionar correctamente ya que no posee el elemento de reconocimiento.
  • Calibración interna: lo más correcto sería utilizar una calibración in-vivo, pero es algo muy complejo con estos dispositivos.
  • Cambios en la membrana del biosensor debido al tiempo o la temperatura. De esta manera pierde propiedades que dejan pasar hacia el biosensor las sustancias adecuadas.
  • Fallos en los materiales del dispositivo.

Existen tres formatos de diseño de estos biosensores que está siendo estudiado:

  • A) Diseño implantable pero unido a componentes externos, como la fuente de energía o los componentes electrónicos que están fuera del organismo.
  • B) Un diseño con circuito integrado y completamente implantado.
  • C) Circuito integrado de aplicación específica (ASIC) donde todos los componentes están también completamente implantados.

Estos diseños se pueden entender en la siguiente figura de una manera más visual:

Diferentes formatos de biosensores implantables

Otro de los retos de estos dispositivos es la utilización de baterías como fuente de energía. Hasta ahora no se han conseguido obtener baterías que aporten la suficiente energía y que posean un tamaño pequeño. Algunas herramientas futuras para eliminar este problema son el empleo de micro celdas de biofuel basadas en reactividad enzimática o fuentes de energía alimentadas por inducción.

Un biosensor implantable debe ser lo más pequeño posible, tener bajo consumo, e idealmente ser capaz de transmitir datos de manera inalámbrica y poder ser pogramado remotamente mientras está implantado en los tejidos vivos.

El potencial que tienen los biosensores implantables es tremendo. Está claro que todavía se necesita mucho esfuerzo, trabajo y dar los pasos adecuados para ser capaces de resolver los fallos existentes y que estos dispositivos funcionen correctamente.
Pero sin duda que en el futuro los biosensores implantables jugarán un papel muy importante en el control de nuestra salud.

ResearchBlogging.orgKotanen, C., Moussy, F., Carrara, S., & Guiseppi-Elie, A. (2012). Implantable enzyme amperometric biosensors Biosensors and Bioelectronics, 35 (1), 14-26 DOI: 10.1016/j.bios.2012.03.016

 

Este post participa en la XVI Edición del Carnaval de Química, alojado por Dr. Litos en ¡Jindetrés, sal!

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Comentarios en: "El control de la salud en el futuro: humanos “sensóricos”" (1)

  1. […] nuevo les traigo más noticias sobre el humano sensórico del que hablaba en el artículo sobre los biosensores implantables. Y es que es un tema en el que se está investigando mucho y tendremos resultados muy pronto. Hace […]

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