Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un biosensor inyectable en miniatura de potencia ultrabaja que podría usarse para la monitorización continua de alcohol a largo plazo. El chip es lo suficientemente pequeño como para implantarse en el cuerpo justo debajo de la superficie dela piel y se alimenta de forma inalámbrica mediante un dispositivo portátil, como un reloj inteligente o un parche.
"El objetivo final de este trabajo es desarrollar un dispositivo de monitoreo de alcohol y drogas de rutina y discreto para pacientes en programas de tratamiento de abuso de sustancias", dijo Drew Hall, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, quien dirigióProyecto. Hall también está afiliado al Centro de Comunicaciones Inalámbricas y al Centro de Sensores Portátiles, ambos en UC San Diego. El equipo de Hall presentó este trabajo en la Conferencia de Circuitos Integrados Personalizados CICC de IEEE 2018 el 10 de abril en San Diego.
Uno de los desafíos para los pacientes en los programas de tratamiento es la falta de herramientas convenientes para el monitoreo de rutina. Los alcoholímetros, actualmente la forma más común de estimar los niveles de alcohol en la sangre, son dispositivos complicados que requieren el inicio del paciente y no son tan precisos, anotó Hall.Un análisis de sangre es el método más preciso, pero debe ser realizado por un técnico capacitado.Los sensores de alcohol a base de tatuajes que se pueden usar en la piel son una nueva alternativa prometedora, pero se pueden quitar fácilmente y son de un solo uso.
"Un pequeño sensor inyectable, que se puede administrar en una clínica sin cirugía, podría facilitar que los pacientes sigan un curso prescrito de monitoreo durante períodos prolongados", dijo Hall.
El chip biosensor mide aproximadamente un milímetro cúbico de tamaño y se puede inyectar debajo de la piel en líquido intersticial, el líquido que rodea las células del cuerpo. Contiene un sensor recubierto con alcohol oxidasa, una enzima que interactúa selectivamente con el alcoholpara generar un subproducto que se pueda detectar electroquímicamente. Las señales eléctricas se transmiten de forma inalámbrica a un dispositivo portátil cercano, como un reloj inteligente, que también alimenta el chip de forma inalámbrica. Dos sensores adicionales en el chip miden las señales de fondo y los niveles de pH.para que la lectura de alcohol sea más precisa.
Los investigadores diseñaron el chip para consumir la menor cantidad de energía posible: 970 nanowatts en total, que es aproximadamente un millón de veces menos energía que la que consume un teléfono inteligente al hacer una llamada telefónica. "No queremos que el chip tenga una cantidad significativaimpacto en la vida útil de la batería del dispositivo portátil. Y como estamos implantando esto, no queremos que se genere mucho calor localmente dentro del cuerpo o una batería que sea potencialmente tóxica ", dijo Hall.
Una de las formas en que el chip funciona con una potencia tan baja es mediante la transmisión de datos a través de una técnica llamada retrodispersión. Esto ocurre cuando un dispositivo cercano como un reloj inteligente envía señales de radiofrecuencia al chip, y el chip envía datos modificando yreflejando esas señales de vuelta al reloj inteligente. Los investigadores también diseñaron circuitos de lectura del sensor de potencia ultrabaja para el chip y redujeron al mínimo su tiempo de medición a solo tres segundos, lo que resultó en un menor consumo de energía.
Los investigadores probaron el chip in vitro con una configuración que imitaba un entorno implantado. Esto involucraba mezclas de etanol en suero humano diluido debajo de las capas de piel de cerdo.
Para futuros estudios, los investigadores planean probar el chip en animales vivos. El grupo de Hall está trabajando con CARI Therapeutics, una startup con sede en Qualcomm Institute Innovation Space en UC San Diego, y la Dra. Carla Marienfeld, psiquiatra de adicciones enUC San Diego, que se especializa en el tratamiento de personas con trastornos por abuso de sustancias, para optimizar el chip para el monitoreo de rehabilitación de la próxima generación. El grupo de Hall está desarrollando versiones de este chip que pueden monitorear otras moléculas y medicamentos en el cuerpo.
"Esta es una tecnología de plataforma de prueba de concepto. Hemos demostrado que este chip puede funcionar para el alcohol, pero imaginamos crear otros que puedan detectar diferentes sustancias de abuso e inyectar un cóctel personalizado de ellas en un paciente para proporcionarmonitoreo médico personalizado a largo plazo ", dijo Hall.
Título del artículo: "Un BioMote inyectable multiparámetro Sub-1 uW para el monitoreo continuo del alcohol". Los autores del estudio son Haowei Jiang *, Xiahan Zhou *, Saurabh Kulkarni, Michael Uranian, Rajesh Seenivasan y Drew A. Hall en UC SanDiego
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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