Biosensor de ultrasonido implantable monitoriza las fluctuaciones de pH

Un nuevo estudio revela cómo un pequeño biosensor insertable emite señales de diagnóstico que pueden ser detectadas por escáneres de ultrasonido comunes.

Desarrollados en la Universidad de Monash (Melbourne, Australia) y en el Instituto Baker IDI para el Corazón y la Diabetes (Melbourne, Australia), los sensores de nanopartículas sólidas están diseñados para alterar su rigidez en respuesta a los cambios de pH. El biosensor transmite los datos medidos modificando las señales de exploración de contraste de ultrasonido. Los sensores están hechos de un núcleo de sílice (SiO2) recubierto con ácido polimetacrílico sensible al pH (PMASH) en un enfoque capa por capa, supervisado a través de microscopía electrónica de barrido y láser de transmisión confocal. El sensor se cubre con una capa de organosílica porosa.


Posteriormente, los investigadores confirmaron la contracción e hinchazón dependiente del pH de la capa PMASH, demostrando con éxito que la reducción del pH por debajo de los niveles fisiológicos saludables dio lugar a aumentos significativos en el contraste de ultrasonido, medido en fantasmas de gel, tejido de cadáver de ratón y en ratones vivos. Según los investigadores, los marcadores más complejos, como el oxígeno (como indicador de lesión por accidente cerebrovascular) o las proteínas relacionadas con la enfermedad también podrían detectarse en el futuro a través de biomarcadores de ultrasonido similares. El estudio fue publicado el 23 de marzo de 2020 en la revista ACS Sensors.

“Nuestro objetivo es brindar a los médicos el poder de hacer que un paciente se siente en una silla y, mientras infunden los medicamentos, usar ultrasonido comúnmente disponible para monitorizar los niveles de medicamentos o la respuesta de los órganos en tiempo real, ajustando las dosis como una función de las necesidades de los pacientes”, dijo el autor principal, Simón Corrie, PhD, del departamento de ingeniería química de la Universidad de Monash. “La tecnología ha sido probada en un modelo animal para detectar cambios en los niveles de pH. Esperamos continuar ahora ensayando en modelos animales para determinar si puede controlar con exactitud los niveles de pH que cambian rápidamente, centrándose inicialmente en el cáncer y el accidente cerebrovascular”.

Si bien se ha diseñado una gama de biosensores para las modalidades de resonancia magnética (RM) óptica, fotoacústica y magnética, varios desafíos técnicos han obstaculizado el desarrollo de los biosensores de ultrasonido, a pesar de que el ultrasonido está muy disponible, es portátil, seguro y capaz tanto de obtener imágenes de la superficie y del tejido profundo.

Enlace relacionado:
Universidad de Monash
Instituto Baker IDI para el Corazón y la Diabetes