Sensor de microagujas permite la monitorización continua de la depuración de fármacos

La detección precoz de la disfunción renal y hepática es fundamental al administrar fármacos nefrotóxicos o hepatotóxicos; sin embargo, los médicos suelen basarse en análisis de sangre intermitentes que pueden pasar por alto el daño progresivo. Los retrasos en el reconocimiento del deterioro de la función orgánica aumentan el riesgo de efectos adversos y limitan las oportunidades para ajustar el tratamiento. La monitorización molecular continua podría subsanar estas deficiencias al revelar el metabolismo de los fármacos en tiempo real. Para abordar este desafío, los investigadores han desarrollado una plataforma de microagujas mínimamente invasiva que monitoriza la eliminación de fármacos a nivel cutáneo.

Desarrollada por un equipo de la UCLA en el California NanoSystems Institute y la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA, la plataforma permite la medición subdérmica continua de moléculas objetivo. En pruebas preclínicas, monitorizó los niveles de fármacos a lo largo del tiempo e infirió la función renal y hepática a partir de los patrones de eliminación. Este enfoque está diseñado para personalizar la dosificación y facilitar una intervención temprana cuando el rendimiento de los órganos comienza a deteriorarse.

El sensor funciona transportando moléculas de reconocimiento en la superficie de una microaguja que transduce los eventos de unión en señales eléctricas. Un recubrimiento de oro de alta adherencia, diseñado con cavidades a nanoescala, protege la química de detección de la abrasión y la bioincrustación, a la vez que aumenta considerablemente el área activa. Numerosas moléculas de detección se depositan dentro de estas cavidades, lo que mejora la durabilidad y la calidad de la señal. Su alta sensibilidad permitió que una sola microaguja monitorizara un objetivo, y la plataforma admitió químicas basadas tanto en ADN como en anticuerpos modificados, lo que abrió el camino a parches multiplexados.

En estudios con ratas, los sensores funcionaron de forma continua durante seis días. El equipo monitorizó un agente quimioterapéutico procesado por el hígado y un antibiótico eliminado por los riñones. Los animales con daño hepático mostraron una eliminación retardada del fármaco quimioterapéutico, y los animales con daño renal mostraron una eliminación retardada del antibiótico. Durante la primera semana de daño renal, las mediciones con microagujas ya indicaron una eliminación deficiente, mientras que la creatinina en sangre se mantuvo por debajo de los umbrales de daño. En un experimento independiente que abarcó dos semanas de empeoramiento de la disfunción renal, seguidas de dos semanas de terapia de recuperación, los datos de los sensores registraron un descenso y una posterior mejora en la eliminación.

Los hallazgos se publicaron en Science Translational Medicine el 1 de abril de 2026. En el estudio participaron investigadores de la UCLA, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Universidad Northwestern, la Universidad de Duke y la Universidad de Stanford. El equipo diseñó un proceso de fabricación escalable, con microagujas producidas en lotes que actualmente cuestan alrededor de 1,50 dólares cada una, y tiene como objetivo avanzar hacia estudios en humanos.

“Queremos determinar si este tipo de monitorización puede ayudar a prevenir los daños causados por los antibióticos y la quimioterapia”, afirmó Sam Emaminejad, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA y miembro del Instituto de Nanosistemas de California en la UCLA.

“Existe una oportunidad real para proteger mejor a los pacientes de los efectos secundarios de terapias potentes, detectando los problemas con mayor antelación y ajustando el tratamiento a tiempo. En términos más generales, este enfoque podría extender la monitorización molecular continua a muchos otros objetivos, con el potencial de orientar la atención médica y revelar problemas de salud de forma precoz”.

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California NanoSystems Institute
Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA