Nuevo enfoque de análisis del condensado del aire exhalado mejora la fiabilidad del monitoreo de la EPOC

La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una afección pulmonar progresiva que puede afectar cada vez más la respiración con el tiempo. El diagnóstico y el seguimiento pueden ser una carga porque los pacientes a menudo requieren análisis de sangre o estudios de imagen costosos, como tomografías computarizadas, mientras que las exacerbaciones pueden producirse de manera inesperada y empeorar rápidamente.

Para apoyar un monitoreo menos invasivo, los investigadores han desarrollado un nuevo enfoque diseñado para mejorar la fiabilidad de las pruebas de condensado del aliento exhalado.

Ingenieros de la Universidad de Notre Dame están estudiando la medición del condensado del aliento exhalado (EBC) como un enfoque no invasivo para el seguimiento de las enfermedades pulmonares. La prueba de EBC recoge y enfría el aliento exhalado de un paciente y luego analiza el condensado líquido resultante en busca de biomarcadores.El método utiliza equipos asequibles y portátiles en el punto de atención y podría reducir la dependencia de las extracciones de sangre tanto en entornos clínicos como remotos.

Uno de los principales desafíos ha sido la escasa consistencia entre mediciones repetidas de EBC. En lugar de atribuir esta variación principalmente a diferencias biológicas, el equipo de investigación investigó si los cambios físicos de fase durante la recolección de las muestras contribuyen a la pérdida de biomarcadores.

El trabajo se centró en la co-condensación, que influye en cómo los biomarcadores entran en las gotas a medida que se forman, y en la evaporación, que determina cuánto compuesto diana se pierde en el aire durante la recolección y el procesamiento.

Mediante una plataforma de medición de fluorescencia de fabricación propia, los investigadores visualizaron el transporte a nivel de gota durante el muestreo de EBC. El estudio, publicado en Nano Letters, mostró que las gotas de EBC pueden perder una cantidad sustancial de biomarcadores en un solo ciclo respiratorio debido a la evaporación.

El equipo desarrolló un modelo matemático para cuantificar la pérdida de biomarcadores en gotas individuales y luego lo amplió a la población más grande de gotas que se espera en la superficie de un condensador.

Los experimentos diseñados para imitar la recolección de muestras de pacientes mostraron que el tamaño de las gotas desempeñaba un papel importante en la pérdida de biomarcadores. Los intervalos más largos entre respiraciones también se asociaron con mayores pérdidas por evaporación.

La temperatura ambiente, la humedad y la temperatura de la placa de recolección se identificaron como variables adicionales para seguir estudiando, mientras los investigadores trabajan para lograr una recolección de EBC más estandarizada y reproducible.

“Este es un primer paso prometedor; demostrar que existen fuentes concretas y medibles de error en la recolección de EBC nos indica que tenemos posibilidades de crear un sistema de estandarización que permita a los clínicos usar de forma fiable el EBC en el diagnóstico de enfermedades. El siguiente paso en ese proceso es separar los diferentes parámetros que controlan la variación para que podamos crear ese sistema”, dijo Amio Ritwik, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Termofluidos Interfaciales y autor principal del artículo. 

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Universidad de Notre Dame