Como anticipo del aspecto que podrían tener los dispositivos médicos portables del futuro, investigadores en Corea del Sur han construido un parche para la piel más fino que una hoja de papel, capaz de detectar sutiles temblores, administrar a demanda medicamentos almacenados en nanopartículas y registrar toda esta actividad para su revisión posterior.
Aunque aún está en fase de desarrollo, la tecnología podría ser útil para los pacientes de Parkinson u otros desórdenes del movimiento. "El sistema representa una nueva dirección en la atención sanitaria personalizada que acabará permitiendo diagnósticos avanzados y terapias mediante dispositivos que se pueden llevar como los tatuajes temporales", explica el profesor ayudante de ingeniería química y biológica de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur), Dae-Hyeong Kim, quien ha dirigido el trabajo.
El estudio se ha hecho en colaboración de investigadores de MC10, una start-up de Massachusetts (EEUU) que trabaja para comercializar la "electrónica flexible" que sirve de base a este dispositivo. MC10, que ha recibido fondos de inversión de grandes empresas fabricantes de dispositivos médicos, entre ellas Medtronic, está trabajando con socios en la industria farmacéutica y la de los aparatos médicos para lanzar productos capaces de hacer parte de lo demostrado por el grupo coreano: detectar y almacenar señales como los temblores, la respiración, el pulso y la temperatura para que los médicos puedan analizar los datos sobre enfermedades neuromusculares y cardiovasculares.
"El tipo de electrónica que existe en la actualidad es rígido y empaquetado, sólo se puede usar en monitores en forma de pulsera; la nueva tecnología no molestaría y el paciente apenas la notaría", explica el cofundador de MC10, Roozbeh Ghaffari.
Un artículo publicado este domingo en la revista Nature Nanotechnology describe múltiples membranas a nanoescala empaquetadas como sistema sensor de movimiento, administrador de fármacos y almacenamiento de datos, todo ello integrado en un parche elástico, como una tirita, que se adhiere sobre la piel. Aún tendrán que pasar unos años para poder hacer pruebas de terapias con medicamentos en pacientes humanos; por el momento el grupo ha demostrado cómo es capaz de liberar un tinte sobre piel de cerdo.
Una especie de calibres en forma de muelle miden la actividad muscular. Consisten en sensores de nanomembranas de silicio con forma de serpentina en las que cada curva está separada por varios cientos de micrómetros. Al estirarse, se detectan los cambios en la resistencia eléctrica de los filamentos y la frecuencia de las señales indica si el estiramiento corresponde a un movimiento normal del brazo o a un temblor rápido.
Los datos se registran en un sencillo sistema de memoria que consiste en células de memoria de apenas 30 nanómetros de espesor. Estas células registran estados de alta resistencia en comparación con los de baja resistencia debido al cambio de las propiedades eléctricas en las membranas. En el futuro se podría acceder a estos datos a través de una etiqueta RFID integrada en el dispositivo, o se podrían emitir a un teléfono inteligente cercano, pero aún no se ha añadido el componente para la comunicación.
El parche también contiene elementos para producir calor que se pueden activar a distancia para liberar fármacos. Los elementos que producen calor aumentan la temperatura del parche varios grados, lo que a su vez libera medicamentos que están rodeados de nanopartículas porosas de sílice. Al calentarse, la unión física entre el fármaco y las nanopartículas se rompe, lo que conduce a una liberación mediante difusión de las moléculas por la piel.
"Acabaremos desarrollando un sistema plenamente automatizado que incorpora estos sensores y un mecanismo de memoria y liberación de fármacos junto con un microcontrolador, para lograr una administración de medicamentos automatizada en un parche epidérmico", afirma Ghaffari.
Aunque el prototipo se centra en detectar desórdenes del movimiento, otras versiones podrían detectar cosas como el sudor, la temperatura, el pulso y el oxígeno en sangre, y que los cambios en los indicadores sirvan como mecanismo de disparo para distintas de terapias. Los equipos están trabajando para poder presentar esta plataforma a los estudios reguladores y clínicos necesarios.
El trabajo se basa en la investigación de un científico de los materiales en la Universidad de Illinois (EEUU), John Rogers. Hace tres años introdujo la idea de la "electrónica epidérmica", o materiales semiconductores ultrafinos parecidos a la piel capaces de hacer un seguimiento de las constantes vitales sobre la piel.
"Este artículo toma la electrónica epidérmica y la empareja con memoria y con terapia. Así se puede cerrar el círculo desde el diagnóstico hasta la terapia con un único parche", sostiene Ghaffari.
Otros investigadores han demostrado enfoques que competirían con este. Por ejemplo, MicroChips de Massachusetts está desarrollando comercialmente un chip subcutáneo que administra medicamentos. Esta empresa fue cofundada por un ingeniero biomédico del Instituto Tecnológico de Massachusetts, Robert Langer.