Investigadores han desarrollado sensores biodegradables e inalámbricos capaces de monitorear cambios en el cerebro tras una lesión craneal o un tratamiento contra el cáncer, sin necesidad de cirugía invasiva. En ratas y cerdos, estos sensores blandos funcionaron tan bien como los sensores convencionales con cables durante hasta un mes después de ser inyectados bajo el cráneo.
Los sensores, basados en gel, miden marcadores clave de salud, incluyendo temperatura, pH y presión. La coautora del estudio, Yueying Yang, ingeniera biomédica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (HUST) en Wuhan, China, considera que es muy probable que esta tecnología sea útil para personas en entornos médicos. Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature.
Durante años, los científicos han estado desarrollando sensores cerebrales que pueden implantarse dentro del cráneo. Sin embargo, muchos de estos dispositivos dependen de cables para transmitir datos, lo que dificulta su inserción y remoción, además de crear aberturas en la piel para que virus y bacterias ingresen al cuerpo. Los sensores inalámbricos ofrecen una solución a este problema, pero se ven obstaculizados por su limitado rango de comunicación y su tamaño relativamente grande.
Para superar estos desafíos, Yang y sus colegas crearon un conjunto de sensores cúbicos de 2 milímetros hechos de hidrogel, un material suave y flexible. Los sensores de gel cambian de forma bajo diferentes temperaturas, presiones y condiciones de pH, y responden a las vibraciones causadas por variaciones en el flujo sanguíneo del cerebro. Cuando se implantan bajo el cráneo y se escanean con una sonda de ultrasonido, estos cambios son detectables en forma de ondas ultrasónicas que atraviesan el cráneo. Los pequeños cubos de gel se disuelven completamente en solución salina después de aproximadamente cuatro meses y comienzan a descomponerse en el cerebro después de cinco semanas.
Los investigadores confirmaron que el gel no era dañino ni tóxico en cultivos celulares. Luego, lo inyectaron 5 milímetros debajo del cráneo de ratas y compararon su rendimiento con sensores con cables utilizados actualmente en clínicas. Los sensores de gel detectaron cambios de presión, temperatura y pH con precisión, y en algunos casos superaron a los dispositivos convencionales.
También implantaron los sensores en un cerdo y descubrieron que eran lo suficientemente sensibles como para detectar cambios minúsculos de presión inducidos por la respiración del animal, una característica que la sonda con cables no logró captar.
Aunque los resultados son impresionantes, se necesita más trabajo para evaluar si los sensores serán lo suficientemente seguros para usar en humanos. La gran interrogante es si los subproductos formados cuando los sensores se descomponen son dañinos o pueden acumularse en otras partes del cuerpo.
Los investigadores planean continuar investigando la seguridad de su sistema, afinarlo para que funcione de manera estable durante períodos más largos y explorar cómo fabricar los dispositivos a escala. El estudio destaca el potencial de esta tecnología para diagnosticar lesiones cerebrales, monitorearlas a lo largo del tiempo e incluso vigilar la recurrencia del cáncer después de la extirpación de tumores.
