La sepsis es una dolencia crítica que se produce cuando el cuerpo, como respuesta a una infección, lesiona sus propios tejidos llegando a provocar en los casos más severos fallo agudo de otros órganos que no necesariamente estaban relacionados con la infección original. La sepsis llega a provocar un shock o fallo multiorgánico que, en un número importante de casos, provoca la muerte. En concreto, en España cada año mueren más de 17.000 personas por esta causa y, 250.000 en EE.UU.
Los síntomas pueden ser muy parecidos a los de una infección con fiebre, somnolencia, náuseas o temblores resultando fundamental una actuación rápida por los servicios de Urgencias, ya que una detección precoz, con una intervención terapéutica rápida una vez diagnosticada, es muy importante para aumentar la supervivencia. La población más susceptible de sufrir sepsis son los ancianos, diabéticos, pacientes con enfermedades crónicas, pacientes con cáncer, o inmunodeprimidos.
Con el objetivo de acelerar el proceso de diagnóstico, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha diseñado un sistema basado en la microfluídica que ayuda a detectar la sepsis en, aproximadamente, 25 minutos, con tan solo un pinchazo de sangre.
La microfluídica ayuda a detectar la sepsis en tan solo 25 minutos
En los últimos años, los investigadores han encontrado biomarcadores de proteínas en la sangre que son indicadores tempranos de sepsis. Un candidato prometedor es la interleucina-6 (IL-6), una proteína producida en respuesta a la inflamación. En pacientes con sepsis, los niveles de IL-6 pueden aumentar horas antes de que otros síntomas comiencen a aparecer. Pero incluso a estos niveles elevados, la concentración de esta proteína en la sangre es demasiado baja en general para que los dispositivos de análisis tradicionales la detecten rápidamente.
En un canal microfluídico, las microperlas mezcladas con anticuerpos se mezclan con una muestra de sangre para capturar el biomarcador IL-6. En otro canal, solo las cuentas que contienen el biomarcador se unen a un electrodo. El voltaje de funcionamiento a través del electrodo produce una señal eléctrica para cada cuenta con biomarcadores, que luego se convierte en el nivel de concentración de biomarcadores.
«Para una enfermedad aguda, como la sepsis, que progresa muy rápidamente y puede poner en peligro la vida, es útil tener un sistema que mida rápidamente estos biomarcadores no abundantes», dice el primer autor Dan Wu, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica, en un comunicado de prensa del MIT . «También puede controlar con frecuencia la enfermedad a medida que progresa».
PLATAFORMA GENERAL
El dispositivo utiliza aproximadamente 5 microlitros de sangre, que es aproximadamente un cuarto del volumen de sangre extraído de un pinchazo en el dedo y una fracción de los 100 microlitros necesarios para detectar biomarcadores de proteínas en ensayos de laboratorio. El dispositivo captura concentraciones de IL-6 tan bajas como 16 picogramos por mililitro, que está por debajo de las concentraciones que indican sepsis, lo que significa que el dispositivo es lo suficientemente sensible como para proporcionar una detección clínicamente relevante.
El diseño actual tiene ocho canales de microfluídica separados para medir tantos biomarcadores diferentes o muestras de sangre en paralelo. Se pueden usar diferentes anticuerpos y enzimas en canales separados para detectar diferentes biomarcadores, o se pueden usar diferentes anticuerpos en el mismo canal para detectar varios biomarcadores simultáneamente.
Se trata de un logro técnico que podría ayudar a una mayor investigación del papel de IL-6 en la sepsis
Luego, los investigadores planean crear un panel de biomarcadores de sepsis importantes para que el dispositivo capture, incluyendo interleucina-6, interleucina-8, proteína C reactiva y procalcitonina. Pero realmente no hay límite para la cantidad de biomarcadores diferentes que el dispositivo puede medir, para cualquier enfermedad, dice Wu. En particular, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Ha aprobado más de 200 biomarcadores de proteínas para diversas enfermedades y afecciones.
«Esta es una plataforma muy general«, dice Wu. «Si desea aumentar la huella física del dispositivo, puede ampliar y diseñar más canales para detectar tantos biomarcadores como desee».
Por su parte, Daniel Irimia, profesor asociado y subdirector del Centro de Recursos BioMEMS en el Centro de Ingeniería en Medicina del Hospital General de Massachusetts, llama al biosensor «un logro técnico significativo» que podría ayudar a una mayor investigación del papel de IL-6 en la sepsis y otras afecciones.
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