Por Jennifer Chu
Los ingenieros del MIT han desarrollado una pequeña pegatina de ultrasonido que puede controlar la rigidez de los órganos profundos del cuerpo. La pegatina, del tamaño aproximado de un sello postal, se puede usar sobre la piel y está diseñada para detectar signos de enfermedad, como insuficiencia hepática y renal y la progresión de tumores sólidos.
En un estudio de acceso abierto que aparece hoy en Science Advances, el equipo informa que el sensor puede enviar ondas sonoras a través de la piel hacia el cuerpo, donde las ondas se reflejan en los órganos internos y regresan a la pegatina. El patrón de las ondas reflejadas puede leerse como una firma de la rigidez del órgano, que la pegatina puede medir y rastrear.
El autor principal del artículo es Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica en el MIT. Mientras que el autor principal es Hsiao-Chuan Liu, profesora asistente en la Universidad del Sur de California. Los coautores del estudio del MIT incluyen a Xiaoyu Chen y Chonghe Wang, junto con colaboradores de la USC.
El equipo ha demostrado que la pegatina puede controlar continuamente la rigidez de los órganos durante 48 horas y detectar cambios sutiles que podrían indicar la progresión de la enfermedad. En experimentos preliminares, los investigadores descubrieron que el sensor adhesivo puede detectar signos tempranos de insuficiencia hepática aguda en ratas.
Los ingenieros están trabajando para adaptar el diseño para su uso en humanos. Imaginan que la pegatina podría usarse en unidades de cuidados intensivos (UCI), donde los sensores de bajo perfil podrían monitorear continuamente a los pacientes que se recuperan de trasplantes de órganos.
Al igual que nuestros músculos, los tejidos y órganos de nuestro cuerpo se vuelven rígidos a medida que envejecemos. En determinadas enfermedades, el endurecimiento de los órganos puede volverse más pronunciado, lo que indica un deterioro de la salud potencialmente precipitado. Actualmente, los médicos tienen formas de medir la rigidez de órganos como los riñones y el hígado mediante elastografía por ultrasonido, una técnica similar a la obtención de imágenes por ultrasonido, en la que un técnico manipula una sonda manual o una varita sobre la piel. La sonda envía ondas sonoras a través del cuerpo, lo que hace que los órganos internos vibren ligeramente y envíen ondas a cambio. La sonda detecta las vibraciones inducidas de un órgano y el patrón de las vibraciones se puede traducir en qué tan tambaleante o rígido debe ser el órgano.
La elastografía por ultrasonido se utiliza normalmente en la UCI para controlar a los pacientes que se han sometido recientemente a un trasplante de órgano. Los técnicos controlan periódicamente a un paciente poco después de la cirugía para sondear rápidamente el nuevo órgano y buscar signos de rigidez y posible fracaso o rechazo agudo.
El equipo se dio cuenta de que podrían ofrecer una alternativa portátil más continua. Su solución se expande en una pegatina de ultrasonido que desarrollaron previamente para obtener imágenes de tejidos y órganos profundos.
Las sondas de elastrografía por ultrasonido existentes miden ondas de corte o la vibración de un órgano en respuesta a impulsos sónicos. Cuanto más rápido viaja una onda de corte en el órgano, más rígido se interpreta que es el órgano. (Piense en el rebote de un globo de agua en comparación con un balón de fútbol).
El equipo buscó miniaturizar la elastografía por ultrasonido para que quepa en una pegatina del tamaño de un sello. También pretendían conservar la misma sensibilidad de las sondas portátiles comerciales, que normalmente incorporan alrededor de 128 transductores piezoeléctricos, cada uno de los cuales transforma un campo eléctrico entrante en ondas sonoras salientes.
Los investigadores fabricaron con precisión 128 transductores en miniatura que incorporaron en un chip de 25 milímetros cuadrados. Forraron la parte inferior del chip con un adhesivo hecho de hidrogel, un material pegajoso y elástico que es una mezcla de agua y polímero, que permite que las ondas sonoras entren y salgan del dispositivo casi sin pérdidas.
En experimentos preliminares, el equipo probó la pegatina que detecta la rigidez en ratas. Descubrieron que las pegatinas podían tomar mediciones continuas de la rigidez del hígado durante 48 horas. A partir de los datos recopilados por la pegatina, los investigadores observaron signos claros y tempranos de insuficiencia hepática aguda, que luego confirmaron con muestras de tejido.
El equipo está trabajando con médicos para adaptar la pegatina para su uso en pacientes que se recuperan de trasplantes de órganos en la UCI. En ese escenario, no anticipan muchos cambios en el diseño actual de la pegatina, ya que puede pegarse a la piel del paciente y cualquier onda sonora que envíe y reciba puede entregarse y recogerse mediante dispositivos electrónicos que se conectan a la pegatina, de forma similar. a electrodos y máquinas de electrocardiógrafo en el consultorio de un médico.
Los investigadores también esperan convertir la pegatina en una versión más portátil y cerrada, donde todos los componentes electrónicos y de procesamiento que la acompañan estén miniaturizados para caber en un parche un poco más grande. Luego, imaginan que los pacientes podrían usar la pegatina en casa, para monitorear continuamente las condiciones durante períodos más largos, como la progresión de los tumores sólidos, que se sabe que se endurecen con la gravedad.
