Recubrimiento novedoso prolonga significativamente la longevidad de los biosensores implantables

Los biosensores portátiles e implantables, capaces de detectar con precisión moléculas biológicas de forma no invasiva o mínimamente invasiva, ofrecen un enorme potencial para monitorizar la salud de los pacientes y su respuesta a los tratamientos. Un ejemplo notable son los monitores de glucosa portátiles, que rastrean los niveles de glucosa en sangre y convierten los datos en señales eléctricas fácilmente interpretables y registradas de manera continua, desempeñando un papel crucial en el manejo de la diabetes.

De manera similar, se han desarrollado biosensores para monitorear electrolitos en el sudor, biomarcadores en el líquido intersticial cerca de la superficie de la piel y para rastrear la función de los tejidos internos. Sin embargo, la utilidad de estos biosensores implantables es limitada debido a un problema conocido como "bioincrustación". La bioincrustación se produce cuando bacterias, células humanas o moléculas de los biofluidos corporales se acumulan en la superficie del sensor, interfiriendo con su capacidad para unirse a la molécula diana (analito) y alterando la generación de señales eléctricas. Además, los biosensores implantados pueden desencadenar una "respuesta a cuerpo extraño", que activan las células inmunitarias proinflamatorias y pueden provocar la formación de tejido fibrótico.

Superar estos desafíos mejoraría significativamente el potencial del diagnóstico y la investigación clínica, permitiendo la monitorización a largo plazo de enfermedades crónicas o autoinmunes, la evaluación de las respuestas a terapias existentes y experimentales en ensayos clínicos y el seguimiento de señales fisiológicas y patológicas de órganos como el cerebro. Para abordar esto, un equipo multidisciplinario de investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard (Boston, MA, EUA) ha desarrollado una novedosa tecnología de recubrimiento que promete prolongar considerablemente la vida útil de los biosensores portátiles e implantables, manteniendo al mismo tiempo la funcionalidad de sus señales eléctricas. Este nuevo enfoque permite la monitorización continua de analitos en diversos biofluidos del cuerpo, potencialmente durante semanas.

El nuevo recubrimiento se basa en la trayectoria del Instituto Wyss en tecnologías innovadoras de biosensores electroquímicos. El equipo demostró que, al aplicarse a sensores electroquímicos, este recubrimiento evitó el crecimiento de Pseudomonas aeruginosa, una especie bacteriana responsable de la formación de biopelículas resistentes a los antibióticos en biosensores y otros implantes. Además, el recubrimiento impidió la adhesión de fibroblastos humanos primarios y bloqueó la activación no deseada de células inmunitarias, todo mientras preservaba la capacidad del sensor para detectar proteínas inflamatorias clave durante más de tres semanas.

Este recubrimiento está compuesto por una estructura reticulada de albúmina sérica bovina (BSA) y grafeno funcionalizado. El grafeno garantiza una señalización eléctrica eficiente, mientras que la red de BSA forma una barrera natural que impide la unión de diversos contaminantes biológicos y moleculares. Esta estructura también permite la incorporación estable de anticuerpos que detectan analitos específicos, así como antibióticos para combatir la bioincrustación. En un estudio de prueba de concepto, el equipo demostró con éxito la detección continua y precisa de dos biomarcadores clave de inflamación durante más de tres semanas utilizando sensores especialmente diseñados expuestos a plasma humano complejo.

Durante este período, el recubrimiento resistió eficazmente la adhesión de fibroblastos y la formación de biopelículas típicas de P. aeruginosa, a la vez que permaneció indetectable para las células inmunitarias proinflamatorias. Además, el recubrimiento puede producirse a partir de componentes rentables mediante un proceso sencillo y escalable, lo que permite la producción a gran escala de biosensores in vivo. El Instituto Wyss ha patentado esta innovadora tecnología de recubrimiento y busca activamente socios para impulsar su desarrollo hacia aplicaciones prácticas que puedan tener un impacto directo en la atención al paciente y la investigación científica.

“Con esta novedosa tecnología de recubrimiento, que puede ofrecer una protección duradera a los dispositivos biosensores implantables, hemos eliminado un obstáculo fundamental en el desarrollo de sensores electroquímicos in vivo de próxima generación. En la era de la medicina personalizada y la salud digital, pone al alcance una gran cantidad de aplicaciones de diagnóstico e investigación”, afirmó el Dr. Donald Ingber, director fundador del Instituto Wyss, quien dirigió el estudio.

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