‘Sweat sticker’ diagnostica la fibrosis quística en la piel en tiempo real
La nueva y cómoda etiqueta adhesiva para el sudor puede adaptarse a los brazos de los recién nacidos pequeños y es suave con su frágil piel. Un bebé saludable modela el dispositivo portátil. Crédito: Universidad de Northwestern/Universidad de Hawái en Mnoa
Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Northwestern ha desarrollado una nueva etiqueta adherida a la piel que absorbe el sudor y luego cambia de color para proporcionar un diagnóstico preciso y fácil de leer de la fibrosis quística en minutos.
Si bien la medición de los niveles de cloruro en el sudor para diagnosticar la fibrosis quística es estándar, la «pegatina de sudor» suave, flexible y similar a la piel ofrece un marcado contraste con las tecnologías de diagnóstico actuales, que requieren un dispositivo rígido, voluminoso y sujeto a la muñeca para recolectar sudor.
Después de desarrollar el adhesivo de sudor en Northwestern, los investigadores lo validaron en estudios piloto clínicos en los que participaron pacientes con fibrosis quística y voluntarios sanos en el Centro de Fibrosis Quística del Hospital Infantil Ann & Robert H. Lurie de Chicago. La etiqueta mostró un rendimiento mejorado en el volumen de sudor recolectado y una precisión equivalente a las plataformas tradicionales.
Los resultados de la investigación y el estudio se publicarán el 31 de marzo como artículo de portada en la revista Science Translational Medicine.
Al adherirse suavemente al cuerpo, la pegatina de un milímetro de grosor hace un contacto directo pero suave con la piel sin adhesivos agresivos. Esto no solo hace que la pegatina sea más cómoda e imperceptible para el usuario, sino que este acoplamiento íntimo también permite que la pegatina acumule un 33 % más de sudor que los métodos clínicos actuales. La alta tasa de recolección asegura que una prueba recolectará consistentemente una muestra lo suficientemente grande para brindar un resultado preciso.
La etiqueta también tiene sensores colorimétricos incorporados que detectan, miden y analizan la concentración de cloruro en tiempo real usando un cámara de teléfono inteligente, evitando la necesidad de costosos equipos de laboratorio y tiempos de espera insoportables. Esto abre posibilidades para realizar pruebas fuera de los hospitales en el hogar, lo que podría brindar alivio a los padres en áreas rurales o de bajos recursos sin acceso a centros clínicos con herramientas de diagnóstico especializadas.
El pionero de la electrónica biointegrada John A. Rogers dirigió el desarrollo del dispositivo. Rogers es profesor Louis Simpson y Kimberly Querrey de ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería biomédica y cirugía neurológica en la Escuela de Ingeniería McCormick y la Escuela de Medicina Feinberg y director del Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica (QSIB). Tyler Ray, que era investigador postdoctoral en el laboratorio de Rogers en el momento de la investigación, es el primer autor del artículo. Ahora es profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Hawái en Mnoa.
Imágenes de lapso de tiempo (acelerado por 30x) del sudor entrando y cambiando de color dentro de los canales de microfluidos de la etiqueta Crédito: Universidad Northwestern/Universidad de Hawái en Mnoa
Desafíos en la recolección de sudor
La fibrosis quística, la enfermedad genética más común que acorta la vida, afecta a uno de cada 3.300 nacimientos en los Estados Unidos ya 70.000 personas en todo el mundo. Los resultados prometedores dependen totalmente del diagnóstico temprano. Debido a que la enfermedad ataca el sistema digestivo, los pacientes pueden sufrir desnutrición severa si no reciben tratamiento poco después del nacimiento.
Todos los recién nacidos son examinados para detectar fibrosis quística dentro de los primeros días de vida a través de un pinchazo en el talón. Si esa pantalla es anormal, los pediatras ordenan una prueba de sudor para confirmar el diagnóstico. Durante la prueba de sudor, el bebé debe usar el dispositivo rígido sujeto a la muñeca durante un máximo de 30 minutos. A veces, los bebés más pequeños tienen problemas para producir suficiente sudor para la prueba. Otras veces, el dispositivo de recolección de sudor suelto y mal ajustado no puede recolectar una muestra lo suficientemente grande. En estos casos, el bebé debe repetir la prueba en una fecha posterior, lo que genera ansiedad y retrasa el tratamiento.
«Algunos padres traen a su bebé para que lo analicen y lo envían a casa sin un resultado confirmado porque el dispositivo no pudo recolectar suficiente sudor», dijo la coautora del estudio, la Dra. Susanna McColley, experta en fibrosis quística y neumóloga pediátrica del Lurie Children’s Hospital and Northwestern Medicine. «Se van a casa, sin saber si su bebé tiene una enfermedad grave o no, y su bebé aún no puede comenzar el tratamiento. Puede ser angustioso».
Colaboración inesperada
Como ex directora del laboratorio de química clínica en Lurie Children’s, Shannon Haymond ha sido testigo de este escenario demasiadas veces. Debido al mal ajuste y sellado de los dispositivos de recolección rígidos en los brazos de los bebés pequeños, muchas familias han experimentado retrasos en los resultados y diagnósticos.
Una calcomanía de sudor que se usa en el cuerpo después de 30 minutos de recolección. Las cámaras violetas contienen el ensayo colorimétrico y la cámara azul es una muestra de control para el análisis. Credit: TR Ray et al., Science Translational Medicine (2021)
En el otoño de 2016, el laboratorio de Rogers introdujo un sensor flexible para la piel que podía recolectar y analizar el sudor en tiempo real para monitorear la salud. Después de leer el artículo, Haymond vio instantáneamente el potencial del nuevo dispositivo para la fibrosis quística.
«Muchos laboratorios encontraron problemas causados por los métodos de recolección actuales, lo que hace que este sea un foco frecuente de los esfuerzos de mejora de la calidad», dijo Haymond, coautor. del estudio y vicepresidente de biología computacional y director de espectrometría de masas en Lurie Children’s. «Pensé que los sensores de piel flexibles podrían simplificar el proceso y mejorar los resultados de la recolección. Y debido a que las pegatinas de sudor son desechables y están diseñadas para un solo uso, tienen la ventaja adicional de prevenir infecciones».
Resultados en tiempo real
Al incorporar capacidades de detección en la etiqueta, el equipo de Northwestern ofrece potencial para un diagnóstico más rápido. Los usuarios simplemente pueden tomar una foto de la calcomanía llena de sudor y transmitirla de forma inalámbrica a una clínica para un análisis rápido, lo que alivia los retrasos en el diagnóstico y permite que los pacientes comiencen el tratamiento lo antes posible.
«El dispositivo utiliza una red de canales de microfluidos para recoger el sudor directamente de la piel y dirigirlo a cámaras para reaccionar con reactivos químicos», dijo Ray. «Esos reactivos provocan un cambio de color que se correlaciona con el nivel de concentración de cloruro. Al recolectar y analizar el sudor en el punto de recolección, podemos permitir un diagnóstico más temprano. Esto es crucial para prevenir complicaciones graves y mejorar los resultados de los pacientes a largo plazo».
Un investigador quitando la pegatina de sudor de la piel humana. La pegatina presenta un diseño de varios niveles que se adapta a la piel y recoge el sudor sin filtrarlo durante la extracción. Crédito: TR Ray et al., Science Translational Medicine (2021)
Monitoreo de rutina desde cualquier lugar
A continuación, el equipo cree que su etiqueta de sudor podría usarse para rastrear de forma rutinaria la salud a largo plazo de los pacientes con fibrosis quística y evaluar cómo responden al tratamiento. Si la etiqueta detecta un cambio en los niveles de cloruro, por ejemplo, eso podría informar el plan de tratamiento de un médico.
«Debido a que este dispositivo no está conectado, planeamos usarlo más allá de los entornos clínicos», dijo el coautor del estudio, Roozbeh Ghaffari. , profesor asociado de investigación de ingeniería biomédica en Northwestern y director de investigación traslacional en QSIB. «A la luz de estas nuevas capacidades y una mayor validación clínica, los pacientes con fibrosis quística que reciben tratamiento podrían algún día usar la etiqueta de sudor en casa para realizar un seguimiento de sus síntomas y niveles de hidratación durante la vida diaria».
Agregando alegría a la clínica
Mientras realizaba los ensayos clínicos en Lurie Children’s, la Dra. McColley notó cuánto amaban a los niños las pegatinas de sudor, especialmente en comparación con las pruebas de sudor tradicionales.
«A los niños les encantan las pegatinas», dijo. . «Las pegatinas de sudor los hicieron sonreír y reír. Es un dispositivo mucho más fácil, cómodo e incluso divertido de usar».
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Terapia para la causa más común de fibrosis quística segura y eficaz en 6-11 Más información: TR Ray en la Universidad de Hawai en Manoa en Honolulu, HI el al., «Pegatinas de sudor suaves con interfaz de piel para el diagnóstico y manejo de la fibrosis quística», Science Translational Medicine (2021). stm.sciencemag.org/lookup/doi/ … scitranslmed.abd8109 Información de la revista: Science Translational Medicine
Proporcionado por Northwestern University Cita: ‘Sweat sticker’ diagnostica fibrosis quística en la piel en tiempo real (marzo de 2021 31) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-sticker-cystic-fibrosis-skin-real.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.