Un sensor de grafeno ultra delgado vigila los niveles de azúcar en la sangre, a través de la piel.
Un parche portátil hecho de grafeno podría algún día lograr mantener niveles saludables de glucosa en la sangre, midiendo el azúcar en el sudor, y entregando la dosis necesaria de droga para la diabetes a través de la piel (Nat. Nanotech. 2016, DOI: 10.1038/nnano.2016.38).
El dispositivo lleva a los científicos un paso más cerca del ansiado "premio" en el cuidado de la diabetes: un método no invasivo para monitorizar y controlar los niveles de glucosa, escribe Richard Guy de la Universidad de Bath en un comentario sobre el nuevo trabajo.
Actualmente, la mayoría de los pacientes diabéticos hacen seguimiento de sus niveles de glucosa pinchándose los dedos y analizando unas gotas de sangre. Para las personas que deben controlar sus niveles regularmente, esta puede ser una situación literalmente dolorosa. "Mucha gente odia los pinchazos", dice Guy.
Hace aproximadamente 15 años, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) aprobó un dispositivo de monitoreo de glucosa no invasivo llamado a GlucoWatch Biographer. Los pacientes lo llevaban en sus muñecas, y funcionaba extrayendo glucosa del líquido intersticial en la piel mediante una pequeña corriente. No fue bien recibido, en parte porque no era fácil de usar, dijo Guy a C&EN.
Para el nuevo parche, los investigadores, dirigidos por Kim Dae-Hyeong de la Universidad Nacional de Seúl, decidieron detectar glucosa en el sudor porque estudios anteriores habían demostrado que los niveles de azúcar en la transpiración coinciden con los de sangre. Otros grupos también han desarrollado dispositivos que pueden analizar biomoléculas en el sudor (C&EN, Feb. 1, 2016, pag. 11).
El nuevo dispositivo utiliza capas del fluoropolímero Nafion para absorber el sudor y llevarlo hacia los sensores del dispositivo, que están hechos de grafeno modificado. El equipo dopó el grafeno (reemplazó algunos de sus átomos) con átomos de oro y materiales electroquímicamente activos para permitir las reacciones necesarias para detectar la glucosa.
En los sensores del parche, la enzima oxidasa de la glucosa reacciona con el azúcar y produce peróxido de hidrógeno, el cual, a través de una reacción electroquímica, extrae corriente del grafeno dopado. Esto produce una señal eléctrica proporcional a la cantidad de glucosa presente. El parche también contiene sensores de pH y temperatura que ayudan a asegurar que las señales del sensor de glucosa reflejen con precisión la concentración de azúcar en el sudor.
Cuando dos voluntarios sanos usaron el parche, los niveles de glucosa medidos, incluyendo picos después de las comidas, fueron iguales a aquellos analizados en un medidor de glucosa comercial. Para chequear los niveles, el parche envió las señales del sensor a un dispositivo que las analizó, para luego transmitir inalámbricamente los datos a un teléfono inteligente.
La mitad del parche encargada de la entrega de la droga consiste en una matriz de microagujas de polímero de 1 mm de largo que perforan la piel. Cada aguja está hecha de una mezcla de la droga para la diabetes metformina y el polímero soluble polivinil pirrolidona. Las agujas están además recubiertas con una capa de ácido tridecanoico. Una malla de oro y grafeno en la parte superior del conjunto de agujas sirve como un calentador que puede derretir las capas. Una vez derretido el ácido tridecanoico, la aguja se disuelve en la piel y libera su carga de drogas.
Cuando los investigadores aplicaron únicamente el componente de entrega del medicamento sobre los estómagos de ratones diabéticos, lograron aplicar suficiente metformina para bajar en más del 50% los niveles elevados de glucosa en la sangre del animal, en un período de 6 horas.
Guy piensa que la parte de sensor del parche está más cercana al uso en el mundo real que el componente de entrega de medicamentos. Para hacer que el sistema de administración de fármacos sea práctico, dice, los investigadores deben hacer la matriz de microagujas tan pequeña como sea posible. Esto significa que deben encontrar un fármaco que es eficaz en dosis bajas.
En cuanto a la mitad del dispositivo que detecta la glucosa, Guy se pregunta con qué frecuencia un usuario tendría que calibrar los sensores para asegurar lecturas precisas.
Aún así, Guy piensa que el parche es una prueba de concepto llamativa
Fuentes: scientificamerican.com/espanol
cen.acs.org
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