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Nanosensor subcutáneo

07.11.2013

El óxido nítrico (NO) es una de las moléculas más importantes en las células vivas. Es responsable de la entrega de señales dentro y entre las células y coordina el trabajo del sistema inmunológico. Muchas células cancerosas tienen niveles anormales de óxido nítrico, pero los científicos no saben exactamente cómo funciona este gas. Entonces, según ellos, el papel del óxido nítrico en la progresión del cáncer es muy controvertido y los científicos necesitan nuevas herramientas para comprender el proceso.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han desarrollado una nueva herramienta para medir los niveles de óxido nítrico del cuerpo en tiempo real. El sensor diseñado por ingenieros se puede implantar en el cuerpo (debajo de la piel) durante más de un año y controlar el proceso de inflamación, el proceso durante el cual se produce NO.

Este trabajo es la primera prueba de que los nanosensores se pueden usar directamente en el cuerpo durante un período prolongado de tiempo. Se espera que se utilicen sensores hechos de nanotubos de carbono, entre otras cosas, para detectar otras moléculas, como la glucosa. Un equipo de investigadores ya está trabajando en un sensor para diabéticos que monitoreará los niveles de azúcar e insulina sin necesidad de tomar muestras de sangre.

Los científicos consideran que los nanotubos de carbono de un nanómetro de espesor son prometedores para la fabricación de sensores. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han desarrollado recientemente sensores de tubo de carbono para varias moléculas, incluido el peróxido de hidrógeno y el sarín. Dichos sensores utilizan la fluorescencia de los nanotubos de carbono: cuando un nanotubo se une a una molécula en particular, brilla más o menos.

En el nuevo trabajo, los investigadores modificaron el nanotubo para crear dos tipos diferentes de sensores: uno para la inserción en el torrente sanguíneo para el monitoreo a corto plazo y el otro para la implantación a largo plazo debajo de la piel.

Para mejorar el rendimiento del sensor, los científicos utilizaron un polímero biocompatible (polietilenglicol), que evita que las partículas se aglutinen en el torrente sanguíneo. Los experimentos con ratones han demostrado que, en este caso, las partículas pueden atravesar los pulmones y el corazón sin causar ningún daño. La mayoría de las partículas se acumulan en el hígado, donde se utilizan para controlar los niveles de NO. Al mismo tiempo, los investigadores señalan que hasta ahora solo han estudiado el hígado, pero ahora ven que las partículas permanecen en la sangre. Esto significa que es posible estudiar diferentes áreas del cuerpo con la ayuda de nanopartículas.

El sensor para la residencia a largo plazo en el cuerpo consta de nanotubos incrustados en un gel de alginato (un polímero derivado de las algas). Después de la implantación debajo de la piel de los ratones, el gel permaneció en su lugar y funcionó durante 400 días. Pero los investigadores sugieren que la vida útil del sensor puede extenderse. En el futuro, dicho sensor sería útil para controlar el cáncer u otras enfermedades inflamatorias y para detectar respuestas inmunitarias en pacientes con caderas artificiales u otros dispositivos implantados.

Los científicos ahora están trabajando en la adaptación de esta tecnología para la detección de glucosa. Se supone que los nanotubos reemplazarán a los sensores electroquímicos para medir los niveles de azúcar en la sangre, que no funcionan por mucho tiempo, y también aumentarán el riesgo de infección debido a la penetración del electrodo debajo de la piel. Pero el nuevo sensor determinará el nivel de azúcar en tiempo real, y la bomba de insulina conectada a él suministrará la hormona en la cantidad adecuada.

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