Cilios robóticos monitorean biomarcadores internos para detectar y evaluar enfermedades respiratorias

El control continuo de las condiciones de las vías respiratorias es vital para realizar intervenciones oportunas, en particular cuando se utilizan stents en las vías respiratorias para aliviar obstrucciones de las vías respiratorias centrales en el cáncer de pulmón y otras enfermedades respiratorias. Las condiciones del moco son biomarcadores clave que indican inflamación y el estado de la permeabilidad del stent, pero son difíciles de controlar de manera efectiva. Las técnicas actuales, que se basan en imágenes de tomografía computarizada e inspecciones con broncoscopio, presentan riesgos como la exposición a la radiación y carecen de la capacidad de proporcionar retroalimentación continua y en tiempo real fuera de los entornos hospitalarios. Los investigadores han desarrollado un sistema de cilios artificiales para controlar las condiciones del moco en las vías respiratorias humanas, lo que proporciona una forma más eficiente de detectar infecciones, obstrucciones de las vías respiratorias o la gravedad de afecciones como la fibrosis quística (FQ), las enfermedades pulmonares obstructivas crónicas (EPOC) y el cáncer de pulmón.

En su artículo publicado en la revista PNAS, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Vanderbilt (Nashville, TN, EUA.) ha presentado una novedosa tecnología diseñada para imitar las capacidades sensoriales de los cilios biológicos y detectar características cruciales del moco, como la viscosidad y el grosor de la capa, ambos importantes biomarcadores de la gravedad de la enfermedad. Su mecanismo sensorial para la viscosidad del moco utiliza campos magnéticos externos para activar un cilio artificial magnético, que detecta cambios en su forma mediante un sensor de deformación flexible.

Además, el equipo ha desarrollado un cilio artificial con capacidades de detección por capacitancia para medir el grosor de la capa de moco, que ofrece características únicas como autocalibración, sensibilidad ajustable y un rango ampliado. Estas funciones se activan mediante campos magnéticos externos generados por un sistema de accionamiento magnético portátil. Los investigadores probaron este método desplegando los sensores de forma independiente o junto a un stent de vía respiratoria dentro de una tráquea artificial y en modelos de tráquea de ovejas. Los sensores transmiten datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente o una plataforma en la nube para su posterior análisis y diagnóstico de enfermedades.

“Los mecanismos y dispositivos de detección propuestos allanan el camino para el monitoreo en tiempo real de las condiciones del moco, facilitando la detección temprana de enfermedades y brindando alertas de permeabilidad del stent, permitiendo así intervenciones oportunas y atención personalizada”, según el estudio.

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