Esta tecnología podría permitir, entre otras
aplicaciones médicas, el control remoto de la administración de fármacos.
Un equipo de investigadores del Instituto
Tecnológico de Massachusetts (MIT) que ha trabajado en colaboración con
científicos del Brigham and Women's Hospital de Boston ha desarrollado una
nueva forma de alimentar y comunicarse con dispositivos implantados en el
cuerpo humano, lo que supone un importante avance en el campo de la medicina, ya que, entre las aplicaciones de dichos
dispositivos, estaría la administración de fármacos, la monitorización de
pacientes con afecciones dentro del cuerpo o tratar enfermedades mediante la
estimulación del cerebro con electricidad o luz.
Los implantes funcionan con ondas de
radiofrecuencia, que pueden pasar con seguridad a través de los tejidos
humanos. Los investigadores ya han llevado a cabo pruebas en animales, y han
constatado que las ondas pueden alimentar dispositivos ubicados a 10
centímetros de profundidad en el tejido y desde una distancia de
aproximadamente un metro.
"Aunque estos pequeños dispositivos
implantables no cuentan con baterías, ahora podemos comunicarnos con
ellos desde cierta distancia fuera del cuerpo. Esto abre un tipo
completamente nuevo de aplicaciones médicas", explica Fadel Adib, profesor
asistente en el Media Lab del MIT y autor principal del estudio. Este se
presentará en agosto, en el marco del congreso anual Sigcomm (según sus siglas
en inglés), que organiza la ACM (Asociación de Maquinaria Computacional) y que
se centra en la Comunicación de Datos.
Del tamaño de un
grano de arroz
Gracias a que los dispositivos no requerirían una
batería, podrían fabricarse en un formato diminuto. De hecho,
cuando realizaron el estudio, estos científicos probaron un prototipo del
tamaño de un grano de arroz, pero explican que podrían fabricarlos incluso más
pequeño.
"Tener la capacidad de comunicarse con estos
sistemas sin la necesidad de que integren una batería implicaría un avance
significativo. Estos dispositivos podrían ser compatibles con, por
ejemplo, ayudar en la administración de un medicamento", comenta Giovanni Traverso, otro de los
autores del estudio y profesor asistente en el Brigham and Women's Hospital, de
la Facultad de Medicina de Harvard.
Los dispositivos médicos susceptibles de ingerirse
o implantarse en el cuerpo pueden ofrecer a los médicos nuevos y avanzados
mecanismos para realizar sus diagnósticos, vigilar y tratar muchas enfermedades.
El laboratorio de Giovanni Traverso ahora está trabajando en una variedad de
sistemas comestibles que se pueden usar para administrar fármacos, controlar
los signos vitales y detectar el movimiento del tracto gastrointestinal.
También tendría sus aplicaciones en los
electrodos que se implantan en el cerebro para administrar una corriente
eléctrica y tratar, por ejemplo, la epilepsia o la enfermedad de Parkinson. Estos
electrodos, que se emplean para una técnica conocida como estimulación cerebral
profunda, están controlados por un dispositivo parecido a un marcapasos que se
coloca bajo la piel y que podría eliminarse si se utilizara comunicación
inalámbrica. Esos futuros implantes inalámbricos también podrían ayudar a
suministrar luz para estimular o inhibir la actividad neuronal a través de la
optogenética, que hasta ahora no se ha adaptado para su uso en humanos, pero
que podría ser útil para tratar numerosos trastornos neurológicos.
Superando escollos
Hoy, los dispositivos médicos implantables, como es
el caso de los marcapasos,
llevan sus propias baterías, que ocupan la mayor parte del espacio del
dispositivo y ofrecen una vida útil limitada. Fadel Adib, que apuesta por
que existirán dispositivos mucho más pequeños y sin batería, ha estado
explorando la posibilidad de alimentar de forma inalámbrica dispositivos
implantables con ondas de radio emitidas por antenas fuera del cuerpo.
Imagen: Felice
Frankel / MIT News
Hasta ahora, esto ha resultado difícil de conseguir
debido a que las ondas de radio tienden a disiparse a medida que atraviesan el
cuerpo, por lo que terminan siendo demasiado débiles para suministrar suficiente
energía. Para superar este importante escollo, los investigadores que han
participado en este estudio han ideado un sistema al que han denominado
"In Vivo Networking" (IVN), que se basa en una serie de antenas que
emiten ondas de radio de frecuencias ligeramente diferentes. A medida que
viajan las ondas de radio, se superponen y se combinan de diferentes maneras;
en ciertos puntos, donde los puntos altos de las ondas se superponen, pueden
proporcionar energía suficiente para alimentar un sensor implantado.
"Elegimos frecuencias que son ligeramente
diferentes entre sí y, al hacerlo, sabemos que en algún punto en el
tiempo estos van a alcanzar sus máximos al mismo tiempo. Cuando lo hacen,
son capaces de superar el umbral de energía necesario para alimentar el
dispositivo ", aclara Adib.
Con el nuevo sistema, los investigadores no
necesitan conocer la ubicación exacta de los sensores en el cuerpo, ya que la
energía se transmite en un área grande, lo que además implica que pueden
alimentar múltiples dispositivos a la vez. Al mismo tiempo que los sensores
reciben una ráfaga de potencia, también reciben una señal que les indica que
transmitan información a la antena. Asimismo, esta señal podría usarse para
estimular, por ejemplo, la liberación de un fármaco o un pulso de luz, comentan
los investigadores.
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