¿Qué son los sensores biomiméticos?

Cuatro expertos mundiales en biología y electrónica han explicado en la Fundacion Areces el presente y el futuro de los sensores biomiméticos en el ámbito de la salud, ayudados como no por la inteligencia artificial para ser más eficaces.

Reconozco mi ignorancia. Hasta ayer no sabía lo que eran los sensores biomiméticos, ni para qué servían, sobre todo en el ámbito de la medicina. Pero es que además, si el principal objetivo de estos sensores es recoger datos, información, y procesar esta información en tiempo real a las grandes velocidades que permiten hoy los chips avanzados, y además ser capaces de analizarlos con las diferentes técnicas de inteligencia artificial (IA), entonces tenemos una combinación perfecta para que, en salud, estos avances sean más que bienvenidos.
 
Ha sido la Fundación Ramón Areces y Springer-Nature quienes en la XII edición de su ciclo de conferencias y debate en ciencias han analizado el papel que están asumiendo los sensores biomiméticos a la hora de diagnosticar y tratar distintas enfermedades. Y, para ello, han reunido a cuatro investigadores líderes en este campo que han expuesto los logros conseguidos hasta el momento, así como las metas que se marcan para los próximos años.

Este tipo de dispositivos ofrecen esperanza para muchos pacientes, como por ejemplo aquellos que sufren diabetes o enfermedades neurológicas, y representan una ventana para el avance en el conocimiento del cuerpo y la mente humanos. La ingeniería, la biomedicina y la bioética comparten laboratorios en este nuevo campo para la experimentación.
 
Las interfaces biomiméticas -como los sensores cutáneos o aquellos que se pue­den ingerir- han revolucionado la capacidad para monitorizar tejidos humanos de forma mínimamente invasiva y continua. También ofrecen grandes oportunidades para avanzar en el conocimiento y tratamiento de muchas enfermedades.

Hasta ahora, la medicina occidental se ha basado principal­mente en estudios de la población enferma (pacientes) monitorizados en un ambiente hospitalario. Con el advenimiento de dispositivos electrónicos y materiales capaces de medir parámetros fisiológicos de forma continuada y poco invasiva, se abren nuevas oportunidades para entender la salud, ade­más de la enfermedad, y para estudiar grupos más amplios y representativos de la población global. Estas herramientas están inspiradas en el funciona­miento de los sistemas biológicos, ya que son capaces de monitorizar los pa­trones fisiológicos y responder de forma precisa a estímulos biofísicos.

George Maillaras, profesor de Tecnología en Prince Philip, división de ingeniería eléctrica de la Universidad de Cambridge, expuso sus resultados en el desarrollo de dispositivos de interacción cerebral diseñados para recoger señales débiles sin necesidad de implantarlos dentro del cerebro. Los nuevos materiales que muestran una conductividad electrónica/iónica mixta permiten medir con alta fidelidad las señales débiles que emanan de las neuronas. Gracias a esta tecnología, estos novedosos electrodos pueden medir señales de neuronas individuales sin penetrar en el cerebro. Además, los transistores en los que trabajan pueden aumentar aún más estas pequeñas señales, lo que permitirá detectar la actividad neuronal de manera más eficaz.
 
Actualmente el equipo de Maillaras está fabricando aparatos electrónicos que pueden cambiar de forma para ser implantados a través de un pequeño agujero en la médula espinal o en el cerebro, con un procedimiento mínimamente invasivo y con el objetivo de que luego se desplieguen internamente y puedan cubrir un área mayor.

Por su parte, Ana Maiques, socia fundadora y directora ejecutiva de Neuroelectrics, presentó en la Fundación Areces los últimos dispositivos desarrollados por su compañía en el campo de la estimulación craneal no invasiva y de alta definición, y su implementación como terapia cerebral personalizada. Esta terapia de neuromodulación se está utilizando actualmente para diagnosticar algunas enfermedades neuronales como la epilepsia o el dolor neuropático. También se utiliza en trastornos cognitivos para mejorar la memoria en situaciones de demencia o las funciones ejecutivas en niños con déficit de atención.
 
El siguiente reto de Neurolectrics será conseguir que su tecnología se utilice masivamente a nivel domiciliario, no solo para tratar la epilepsia, sino para otras enfermedades neurodegenerativas. En su opinión, traer nuevas terapias en un campo tan complejo como el cerebro es difícil no solo por la ciencia, ya que es complejo entender los mecanismos de acción, las áreas interconectadas... sino también por los aspectos regulatorios, de reembolso y acceso al mercado que implican.

Rabia Tugce, profesora adjunta del departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Boston, habló de los dispositivos electrónicos ingeribles como un avance tecnológico muy prometedor para el diagnóstico y el manejo de muchas enfermedades gastrointestinales. Las mejoras en el diseño microelectrónico de potencia ultra baja han permitido que se pueda evaluar el tracto gastrointestinal a través de imágenes y medir niveles de gases, temperatura y pH. La capacidad de estos dispositivos para registrar, procesar y transmitir información de manera eficiente e inalámbrica los convierte en una excelente opción para la monitorización no invasiva y continúa de enfermedades gastrointestinales. Este dispositivo biosensor permitirá monitorizar el nivel de inflamación del tracto gastrointestinal y así predecir la aparición de brotes de la enfermedad y establecer un tratamiento temprano.

El siguiente reto de Rabia y su equipo es la miniaturización de estas cápsulas ingeribles a escala milimétrica, así como la reducción del consumo de energía para que funcionen con recarga autónoma y así para permitir un uso a más largo plazo.

Por último, Marc Güell, del departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universidad Pompeu Fabra, explicó una nueva línea de investigación para modificar genéticamente las bacterias del microbioma con el objetivo de detectar cambios en el tejido cutáneo. Aprovechando la abundancia de la bacteria Cutibacterium acnes en la piel humana y su asociación con las glándulas sebáceas, su grupo está modificando los genes de cepas de estas bacterias para utilizarlas como sensores de anomalía. Por ejemplo, para detectar los cambios en la radiación que recibe la piel o en sus niveles de hormonas. Su objetivo es modificar estas bacterias para que no solo actúen como sensores, sino que también puedan modular cambios en la secreción sebácea o en el sistema inmunitario.
 
Desarrollar una serie de sensores bacterianos que sean precisos en la detección de cambios y, a la vez, muy sensibles para que puedan detectar mínimas variaciones, es el próximo objetivo del grupo que lidera Guell. Por otro lado, consideran que es muy importante desarrollar estos sensores de manera que no altere ni al huésped ni al ambiente de la piel.

Juan Carlos F. Galindo

Juan Carlos F. Galindo

Tras dos décadas dedicado a la comunicación de Productos y Servicios, Innovación, Tecnología, I+D, Televisión y Patrocinios de una gran empresa, me embarco en este blog que dedicaré a mi pasión, la tendencia tecnológica que va a protagonizar la 4ª Revolución Industrial: la Inteligencia Artificial.

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