Dispositivo portátil rastrea células individuales en el torrente sanguíneo en tiempo real

Investigadores han desarrollado un dispositivo de monitorización médica no invasivo capaz de detectar células individuales dentro de los vasos sanguíneos, y que además es lo suficientemente pequeño como para llevarse como un reloj de pulsera. Una característica clave de este dispositivo portátil es su capacidad para monitorizar continuamente las células circulantes en el cuerpo humano. Esta tecnología, presentada en la revista npj Biosensing, tiene el potencial de mejorar significativamente el diagnóstico precoz de enfermedades, monitorizar las recaídas, evaluar el riesgo de infección y determinar la eficacia de los tratamientos, entre otras aplicaciones médicas.

El dispositivo, llamado CircTrek, fue desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA) para proporcionar evaluaciones en tiempo real, a diferencia de los análisis de sangre tradicionales que solo ofrecen una instantánea del estado del paciente. Las tecnologías existentes, como la citometría de flujo in vivo, que también permiten monitorear células en el torrente sanguíneo de forma continua, requieren microscopios de gran tamaño y que los pacientes permanezcan en instalaciones médicas durante largos períodos.

En cambio, CircTrek, que cuenta con un módulo Wi-Fi integrado, puede monitorear células circulantes desde el hogar y transmitir los datos al proveedor de atención médica del paciente. El dispositivo funciona mediante un haz láser enfocado que estimula las células marcadas con fluorescencia debajo de la piel. Esta marcación puede lograrse mediante varios métodos, como la aplicación de tintes fluorescentes basados en anticuerpos o la modificación genética de las células para que expresen proteínas fluorescentes.

Por ejemplo, un paciente sometido a terapia de células T CAR (donde se recolectan células inmunitarias, se modifican en un laboratorio para combatir el cáncer y se reintroducen en el cuerpo) podría tener las células modificadas marcadas con tintes fluorescentes o modificaciones genéticas. Una vez que estas células marcadas circulan por el torrente sanguíneo, pueden ser detectadas por CircTrek. Esta capacidad resulta especialmente valiosa para evaluar si un tratamiento, como la terapia con células T CAR, está funcionando. La persistencia de las células T CAR en la sangre después del tratamiento se asocia con mejores resultados en pacientes con linfoma de células B.

Para que CircTrek fuera pequeño y portátil, los investigadores miniaturizaron sus componentes, incluido el circuito que alimenta el láser de alta intensidad y mantiene una salida estable para evitar lecturas erróneas. El sensor que detecta las señales fluorescentes de las células marcadas también es compacto, pero lo suficientemente sensible como para detectar la luz correspondiente a un solo fotón. Los subcircuitos, como el controlador láser y los filtros de ruido, fueron diseñados a medida para encajar en una placa de circuito que mide solo 42 mm por 35 mm, lo que hace que CircTrek tenga aproximadamente el tamaño de un reloj inteligente.

CircTrek se sometió a pruebas in vitro que simulaban el flujo sanguíneo bajo la piel humana, y su capacidad de detección de células individuales se validó mediante recuento manual con un microscopio confocal de alta resolución. Para estas pruebas, se utilizó un tinte fluorescente llamado Cyanine5.5, elegido por su activación óptima en longitudes de onda dentro de la "ventana óptica" del tejido cutáneo, es decir, el rango de luz que puede penetrar la piel con una dispersión mínima.

También se evaluó la seguridad del dispositivo, en particular el aumento de temperatura en el tejido cutáneo experimental debido al láser. Se observó un incremento superficial de solo 1.51 grados Celsius, muy por debajo del umbral que causaría daño tisular, lo que deja un margen de seguridad suficiente para permitir la expansión del área de detección y el aumento de potencia del dispositivo. Aunque aún se requieren pasos adicionales para su aplicación clínica, los investigadores creen que los parámetros de CircTrek pueden ajustarse para ampliar sus capacidades, lo que podría proporcionar datos cruciales a los médicos sobre una amplia gama de pacientes.

“CircTrek ofrece una vía para aprovechar información previamente inaccesible, permitiendo tratamientos oportunos y respaldando decisiones clínicas precisas mediante datos en tiempo real”, afirmó Deblina Sarkar, profesora adjunta del MIT, quien dirigió el equipo de investigación. “Las tecnologías existentes proporcionan una monitorización no continua, lo que puede llevar a que se pierdan periodos de tratamiento críticos. Con CircTrek superamos este desafío”.