Nuevo sistema de biosensor óptico puede ayudar a controlar la gota las 24 horas del día
La gota es una dolorosa enfermedad de las articulaciones que afecta a alrededor de 8 millones de personas en los Estados Unidos. Crédito: Facultad de ingeniería de la Universidad de Texas A&M
En un artículo reciente publicado en la edición de febrero de la revista Sensors, los investigadores de la Universidad de Texas A&M informaron sobre una tecnología que podría ayudar a las personas con enfermedad de gota a controlar mejor sus síntomas. Dijeron que su sistema de biosensor mínimamente invasivo puede ser la clave para futuras terapias en el punto de atención centradas en el control personal de la gota y posiblemente de otras afecciones.
«Encontrar más formas de ayudar a los pacientes a reducir sus riesgos de ataques de gota es una necesidad clínica importante que no se ha analizado en detalle», dijo el Dr. Mike McShane, jefe de departamento y profesor del Departamento de Ingeniería Biomédica. «En el futuro, la tecnología de biosensores como la nuestra puede potencialmente ayudar a los pacientes a tomar medidas preventivas para reducir la gravedad de sus síntomas y reducir los costos de salud a largo plazo de las visitas repetidas al laboratorio».
La gota es una articulación dolorosa enfermedad que afecta a más de 8 millones de estadounidenses. Los pacientes con gota tienden a tener niveles más altos de sales de urato circulando en el torrente sanguíneo, una condición llamada hiperuricemia. Estos cristales de urato luego se difunden fuera de los vasos sanguíneos y se acumulan en el espacio entre las articulaciones. Los depósitos de sal provocan un dolor insoportable y, en casos avanzados, un deterioro de las articulaciones y los huesos.
Para el diagnóstico de la gota, los médicos suelen utilizar criterios clínicos, como la frecuencia de los incidentes dolorosos, la ubicación del dolor y la gravedad. de la inflamación. Pero para un diagnóstico definitivo, se examina el líquido entre las articulaciones para detectar la presencia y la cantidad de cristales de urato. Estas pruebas de laboratorio pueden ser costosas y consumir mucho tiempo debido a factores como los costos de equipo y mano de obra. Además, los investigadores dijeron que las visitas frecuentes para las pruebas de laboratorio pueden ser difíciles para los pacientes mayores con gota.
Sin embargo, los niveles de urato circulante se pueden controlar con medicamentos. Además, evitar o minimizar el consumo de alimentos ricos en uratos, como la carne roja y los mariscos, también puede ayudar a controlar los niveles de urato en la sangre.
«Mantener bajos los niveles de urato es fundamental para mitigar los síntomas de la gota», dijo Tokunbo Falohun, estudiante graduado en la Facultad de Ingeniería y autor principal del estudio. «Y por eso, queríamos crear una tecnología que fuera confiable y fácil de usar para que los pacientes pudieran controlar fácilmente sus niveles de urato en sangre».
El urato reacciona con el oxígeno en presencia de una enzima llamada uricasa. para formar alantoína. Los investigadores usaron este conocimiento para desarrollar un sistema en el que los niveles de urato podrían monitorearse indirectamente usando benzoporfirinas, un sensor conocido para el oxígeno.
Configuración experimental utilizada en el estudio para medir los niveles de urato. Crédito: Facultad de Ingeniería de la Universidad de Texas A&M
Las benzoporfirinas son moléculas complejas que tienen propiedades ópticas únicas que son valiosas en el diseño de biosensores ópticos. Cuando son golpeadas por la luz de un LED, las benzoporfirinas se energizan y, después de un corto tiempo, pierden su exceso en etapas y finalmente emiten luz. Pero los átomos de oxígeno pueden afectar la cantidad de tiempo o la vida útil de las benzoporfirinas en un estado energizado.
A través de colisiones, los átomos de oxígeno pueden quitar parte del exceso de energía de las benzoporfirinas. Y así, si hay menos átomos de oxígeno, hay menos que chocan con las benzoporfirinas y la vida útil de las benzoporfirinas aumenta proporcionalmente. Los investigadores razonaron que cuando los niveles de urato son altos, la vida útil de las benzoporfirinas debe ser mayor, ya que se usa más oxígeno para producir alantoína.
Con base en este razonamiento, McShane y Falohun establecieron una tecnología para medir la vida útil de las benzoporfirinas. Su tecnología constaba de dos componentes principales: un dispositivo óptico para producir luz y recoger la luz emitida por las benzoporfirinas; y una plataforma de hidrogel biocompatible para encapsular uricasa y benzoporfirinas.
Para imitar las condiciones dentro del cuerpo, los investigadores colocaron las piezas de hidrogel, que eran discos delgados de milímetros de diámetro, en cámaras llenas de solución salina que recibían un flujo constante de oxígeno y mantenido continuamente a 37 grados centígrados. En cada cámara, luego colocan diferentes niveles de urato. Una computadora externa conectada al sistema óptico calculó e informó la vida útil de las benzoporfirinas.
Los investigadores encontraron que cuando encendieron la luz LED, como se predijo, los niveles de urato en cada cámara afectaron directamente la vida útil de las benzoporfirinas. las benzoporfirinas. Es decir, si había más urato, había menos átomos de oxígeno disponibles para las colisiones y, en consecuencia, la vida útil de las benzoporfirinas era mayor.
Aunque los valores de vida útil seguían fielmente los niveles de urato, McShane y Falohun dijeron que experimentos adicionales debe hacerse para garantizar la estabilidad a largo plazo de su sistema de biosensor óptico para que la tecnología sea adecuada para uso clínico futuro.
Sin embargo, señalaron que su sistema de biosensor demuestra la viabilidad de usar la tecnología para uso personal tratamiento de la gota ya que los hidrogeles son lo suficientemente pequeños como para insertarse justo debajo de la piel, en un sitio cerca de los vasos sanguíneos que transportan oxígeno. Además, dijeron que el sistema óptico se puede conectar fácilmente a cualquier computadora estándar y que su software está diseñado para informar los niveles de urato de una manera fácil de usar. Por lo tanto, los pacientes con gota podrán medir sus niveles de urato con precisión y con la frecuencia que necesiten.
«Desde una perspectiva de salud global, necesitamos empoderar a las personas para que tomen decisiones informadas sobre su salud y bienestar». En ese sentido, nuestro sistema es un paso hacia la construcción de tecnologías biomédicas para el monitoreo continuo y más frecuente de los síntomas de la enfermedad», dijo McShane.
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La combinación de fármacos beneficia a los pacientes con gota tofácea Más información: Tokunbo Falohun et al, An Optical Urate Biosensor Based on Urate Oxidase and Long-Lifetime Metalloporphyrins, Sensors (2020). DOI: 10.3390/s20040959 Proporcionado por Texas A&M University Cita: El nuevo sistema de biosensor óptico puede ayudar a controlar la gota las 24 horas (12 de mayo de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress. com/news/2020-05-optical-biosensor-round-the-clock-gout.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.