Newsletter DPT Nro. 98/100 - Julio/Septiembre
ISSN 2618-236X
Julio-Septiembre / 2024
NOTICIAS CIENTIFICAS
NOTICIAS CIENTIFICAS INTERNACIONALES
Tatuajes y parches biotecnológicos autónomos
Para monitoreo, diagnóstico y tratamiento en medicina personalizada
Las tecnologías biomédicas multimodales portátiles permiten: (a) monitorizar -en tiempo real- diversos signos vitales y fisiológicos, así como información biomolecular asociada con el estado de salud, (b) reconocer tempranamente signos para intervenciones médicas personalizadas, y (c) ejecutar determinadas acciones terapéuticas. Esta reseña -que comprende tres (3) artículos- se refiere a dispositivos portátiles con interfaz cutánea. El primer artículo (1) trata sobre los tatuajes biotecnológicos autónomos. El segundo (2) se refiere a un parche electrónico para mediciones fisiológicas. El tercero (3) trata sobre un parche portátil para administrar medicamentos sin molestias.
1.- Primer artículo: Tatuajes biotecnológicos autónomos
Dentro de la profusión de los tatuajes en piel (“tattoos”), los tatuajes biosensores podrían revolucionar la industria de la salud a través de la nanotecnología y de tintas conductoras. En el artículo aquí reseñado, los investigadores Kristen Belcastro y Onur Ergen, de la Universidad Técnica de Estambul (Turquía) describen tatuajes biosensores autónomos que pueden comunicarse con otros dispositivos inteligentes para monitorear la salud de sus usuarios. Dichos tatuajes puedan generar su propia energía -sin baterías ni cables- mediante fuente piezoeléctrica (generada por los movimientos de la piel).
Los tatuajes biosensores pueden detectar, medir y analizar datos digitales y analógicos (signos y colores en la piel); por ejemplo, temperatura corporal, presión arterial, nivel de glucosa, ritmo cardíaco, nivel de alcohol, patrones de sueño, y otros datos vitales y biométricos. Un antecedente fue el proyecto DermalAbyss (1.3.) resultante de una colaboración entre investigadores del MIT y de la Facultad de Medicina de Harvard. Se trató de una prueba de concepto de tatuajes con biosensores cromáticos. Por ejemplo, en pacientes de diabetes, un tatuaje cuyo color varía según los niveles de glucosa, en vez de incómodos dosajes de 3 a 10 veces al día.
2.- Segundo artículo: Parche electrónico para mediciones fisiológicas (2.1.) (2.2.)
En el artículo aquí reseñado se presenta una tecnología de impresión tridimensional para fabricar un parche (tipo “piel”) electrónico, elástico y epifluídico (“e3-skin”) con capacidades de detección fisicoquímica multimodal de alto rendimiento. Se construye utilizando una tecnología de impresión 3D, basada en extrusión de semisólidos (SSE). La “piel” impresa en 3D permite, con aprendizaje automático, una evaluación de salud personalizada multimodal remota. Se demuestra que “e3-skin” puede servir como una plataforma sostenible para capturar -en tiempo real- el estado fisiológico de individuos durante sus actividades cotidianas. Se muestran también los resultados de analizar, con aprendizaje automático, la información recopilada. Concluye que el “e3-skin” allana el camino para la futura fabricación de sistemas portátiles autónomos personalizables que permitirán un seguimiento regular de la salud y aplicaciones clínicas en individuos de vastas poblaciones.
3.- Tercer artículo: Parche portátil para administrar medicamentos sin dolor
La administración transdérmica de medicamentos ofrece -debido a su bajísima invasividad- una alternativa atractiva a los métodos de administración intravenosa y oral. Su mayor limitación reside en la función de la piel como barrera innata para proteger al tejido subyacente. Para superar dicha limitación se han desarrollado diversos métodos; por ejemplo, potenciadores mecánicos, térmicos o químicos, aplicación de campos eléctricos (iontoforesis, electroporación, y sonoforesis), así como estrategias combinadas. La sonoforesis (uso de ultrasonido para la administración transdérmica de medicamentos) exhibe resultados prometedores. Su mayor ventaja radica en ofrecer una amplia gama de parámetros de control (por ejemplo: potencia eléctrica; frecuencia y amplitud de la señal de conducción aplicada), los cuales permiten lograr un transporte indoloro y mínimamente invasivo de una amplia gama de fármacos y a diferentes niveles de penetración.
En el artículo aquí reseñado, investigadores del MIT describen un parche portátil de ultrasonido conformable (“conformable ultrasound patch, cUSP”) que mejora el transporte transdérmico de fármacos mediante la inducción de sonoforesis de frecuencia intermedia en el medio de acoplamiento de fluido entre el parche y la piel. El cUSP consta de transductores piezoeléctricos integrados en un elastómero blando para crear bolsas de cavitación localizadas sobre áreas de contacto. El equipo experimentó con las capacidades del parche para administrar niacinamida (una vitamina B que se encuentra comúnmente en los protectores solares y humectantes). En experimentos con piel de cerdo, el parche permitió un aumento de 26 veces en la penetración del fármaco, en comparación con el nivel alcanzable sin intervención ultrasónica. En comparación con la aplicación de microagujas, el estudio muestra que el parche permite administrar la misma cantidad de niacinamida en solo 30 minutos que las microagujas pueden administrar en 6 horas. La versión actual del dispositivo es potencialmente ventajosa para aplicar medicamentos con efectos locales en la piel (para tratar manchas asociadas a la edad, manchas oscuras o quemaduras). La técnica podría mejorarse para permitir una penetración más profunda para medicamentos como el fentanilo, la lidocaína o la cafeína, que deben acceder al torrente sanguíneo. Otra aplicación prevista es la provisión de hormonas, específicamente progesterona. Este nuevo enfoque para la administración de fármacos podría reemplazar a los métodos de inyección tradicionales, eliminando la necesidad de agujas y transformando la administración de medicamentos en un proceso más conveniente, indoloro y amigable para el paciente, así como más accesible y eficiente.
Referencias:
(1.1) Fuente primaria: “Digitize the Human Body by Backscattering Based Nano-Tattoos: Battery-Free Sensing” Kristen D. Belcastro; Onur Ergen. IEEE Electron Device Letters. Volume: 44, pp. 849-852, Date of Publication: 27 March 2023.Issue: 5, May 2023. DOI: 10.1109/LED.2023.3261980
(1.2) Fuente secundaria: “Cómo funcionan los tatuajes biotecnológicos y qué función cumple la inteligencia artificial en su auge: La práctica de la tinta en la piel se extiende al mundo de la tecnología para fines medicinales” Por Dolores Barón. Infobae. 15 Jun, 2024
(1.3) “DermalAbyss: Possibilities of Biosensors as a Tattooed Interface” Katia Vega, Nan Jiang, Xin Liu, Viirj Kan, Nicolas Barry, Ali Yetisen, Pattie Maes y Joe Paradiso” International Simposium ACM, 2017. 27 June 2017
(2.1.) Fuente primaria: “3D-printed epifluidic electronic skin for machine learning–powered multimodal health surveillance” Yu Song, Roland Yingjie Tay, Jiahong Li, Changhao Xu, Jihong Min, Ehsan Shirzaei Sani, Gwangmook Kim, Wenzheng Heng, Inho Kim, And Wei Gao. Science Advances. Vol. 9, No. 37. 3d-Printed Epifluidic Electronic Skin For Machine Learning–Powered Multimodal Health Surveillance. Open Access. Research Article. Engineering. 13 Sep 2023. DOI: 10.1126/sciadv.adi6492
(2.2.) “Parches transdérmicos: Un relevante recurso para aplicaciones de biotecnología y bioingeniería en biomedicina” Newsletter DPT, Nro. 79, Diciembre 2022, Noticias Científicas Internacionales
(3.1.) Fuente primaria: “A Conformable Ultrasound Patch for Cavitation-Enhanced Transdermal Cosmeceutical Delivery” Chia-Chen Yu, Aastha Shah, Nikta Amiri, Colin Marcus, Md Osman Goni Nayeem, Amit Kumar Bhayadia, Amin Karami, Canan Dagdeviren. First published: 19 March 2023. Advanced Materials. Research Article. Open Access. DOI: 10.1002/adma.202300066
