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Implante para medir el nivel de oxígeno en el cuerpo

20.04.2021

Ingenieros de la Universidad de California han creado un pequeño implante inalámbrico que mide los niveles de oxígeno en los tejidos que se encuentran debajo de la piel. El dispositivo, que es más pequeño que una mariquita normal, ayudará a los médicos a controlar el estado de los órganos o tejidos trasplantados, así como a advertir sobre un posible trasplante fallido.

La tecnología también allana el camino para una variedad de sensores miniaturizados que pueden rastrear otros marcadores bioquímicos clave en el cuerpo, como el pH o el dióxido de carbono. Un día, estos sensores se convertirán en métodos mínimamente invasivos para monitorear la bioquímica de órganos y tejidos internos.

El oxígeno es un componente clave en la capacidad de las células para convertir los alimentos que ingerimos en energía. Casi todos los tejidos del cuerpo necesitan un suministro constante de la misma. La mayoría de los métodos para medir la oxigenación de los tejidos brindan información sobre lo que sucede en la superficie del cuerpo. Solo pueden penetrar unos pocos centímetros. Algunos tipos de imágenes por resonancia magnética pueden mostrar información sobre la saturación de oxígeno de los tejidos profundos, pero esto lleva tiempo.

Desde 2013, los científicos han estado trabajando en implantes en miniatura que usan ondas ultrasónicas para comunicarse con el mundo exterior, se propagan de manera segura a través del cuerpo a largas distancias y se han convertido en la base de la tecnología de imágenes por ultrasonido en medicina. El equipo de científicos probó el implante desarrollado con un sensor de oxígeno al monitorear el nivel de oxígeno en los músculos de las ovejas.

Este tipo de sensor de oxígeno es diferente porque puede medir directamente la cantidad de oxígeno en los tejidos en tiempo real. Una posible aplicación de este dispositivo es la monitorización del trasplante de órganos. También se puede usar para medir la hipoxia tumoral, lo que puede ayudar a los médicos a ajustar la radioterapia.

En el futuro, los desarrolladores ven su uso para monitorear el desarrollo fetal y cuidar a los bebés prematuros, que a menudo requieren oxígeno suplementario. También ayudará a minimizar algunos de los efectos negativos de la exposición excesiva al oxígeno, como la retinopatía del prematuro o la enfermedad pulmonar crónica.

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calculadora de células vivas 18.05.2013

Usando circuitos de computación analógicos, los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts han creado una calculadora viviente que puede calcular logaritmos y extraer raíces cuadradas.

La calculadora original se basa en células vivas sintéticas, es decir, creadas en el laboratorio, en las que los genes se utilizan como elementos de una máquina informática. Estos genes realizan cálculos matemáticos en modo analógico, es decir, se combinan y separan en el proceso de conteo utilizando funciones bioquímicas naturales. Debido al hecho de que se utilizan mecanismos celulares ya existentes, una calculadora viviente funciona de manera mucho más eficiente que los híbridos que intentan inculcar esquemas de cálculo digital alienígenas "no vivos".

Los cálculos analógicos que utilizan una calculadora en vivo deberían ser especialmente útiles, por ejemplo, para crear sistemas analógicos digitales que detecten el umbral de concentración de ciertas moléculas. En otras palabras, con base en la nueva tecnología, es posible crear métodos altamente efectivos para la detección temprana de enfermedades.

La creación de una calculadora viviente comenzó con el hecho de que los científicos descubrieron la similitud entre los circuitos de transistores analógicos y los circuitos de procesos químicos que ocurren dentro de la célula. En 2011 incluso lograron simular las interacciones biológicas entre el ADN y las proteínas utilizando un circuito electrónico de solo 8 transistores.

En el nuevo trabajo, los científicos hicieron lo contrario: transfirieron circuitos electrónicos analógicos a células vivas. Los cálculos analógicos en el caso de la biología son más eficientes que los digitales, especialmente cuando no se requiere una alta precisión de los cálculos. Los circuitos analógicos en células vivas utilizan funciones computacionales continuas naturales que, en condiciones naturales, aseguran la actividad vital de las células. Por ejemplo, el nivel de glucosa en las células vivas es análogo a la corriente o el voltaje en un circuito electrónico.

La calculadora en vivo creada en el MIT funciona de manera bastante simple. Para crear un circuito analógico capaz de sumar o multiplicar y calcular el número total de dos o más conexiones en una celda, los investigadores utilizaron una combinación de dos circuitos, cada uno respondiendo a un factor diferente. En un esquema, el azúcar (arabinosa) actúa sobre un factor de transcripción que activa el gen que codifica la proteína verde fluorescente (GFP). En el segundo esquema, la molécula de señalización AHL también incluye un gen que produce GFP. Así, midiendo la cantidad total de GFP, se puede calcular la cantidad total de arabinosa y AHL.

De esta manera, puede crear circuitos analógicos vivos que pueden dividir, sacar raíces cuadradas y realizar otros cálculos. Hasta ahora, este trabajo es solo el comienzo de un largo viaje, pero en el futuro, las computadoras analógicas vivas abrirán posibilidades completamente nuevas. En particular, se mejorará en gran medida la precisión de la medición de la expresión génica, la detección molecular y el control de las células vivas.

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