Primer implante electrónico inalámbrico detecta signos tempranos de rechazo de órganos trasplantados

Para las personas con riñones trasplantados, el monitoreo continuo de la salud de su órgano es vital. Existe la posibilidad de rechazo del órgano que puede ocurrir inmediatamente después del trasplante o años después, a menudo sin síntomas evidentes. El seguimiento de la salud de los riñones implica principalmente el seguimiento de marcadores específicos en la sangre. Los médicos dependen de las mediciones de los niveles de creatinina y nitrógeno ureico en sangre para medir la función renal. Sin embargo, las fluctuaciones en estos biomarcadores, no relacionadas con el rechazo, pueden conducir a resultados no concluyentes, provocando tanto falsos negativos como positivos. El estándar de oro actual para detectar el rechazo implica biopsias invasivas, donde los médicos extraen muestras de tejido del órgano trasplantado y las analizan en busca de signos de rechazo inminente. Desafortunadamente, estos procedimientos conllevan riesgos, como hemorragia, infección, dolor y daño involuntario a los tejidos cercanos. Los biomarcadores sanguíneos alternativos, cuando se utilizan junto con la monitorización de creatinina y nitrógeno ureico en sangre, tienen valores predictivos inferiores a los óptimos.

Investigadores de la Universidad Northwestern (Evanston, IL, EUA) han desarrollado el primer dispositivo electrónico para el monitoreo continuo y en tiempo real de la salud de los órganos trasplantados. El sensor en sí es notablemente compacto, mide sólo 0,3 centímetros de ancho, 0,7 centímetros de largo y 220 micrones de espesor, lo que lo hace más pequeño que la uña del meñique y aproximadamente del ancho de un cabello. Para fijarlo al riñón, el equipo de investigación aprovechó la biología natural del órgano. El riñón está envuelto por una capa fibrosa protectora llamada cápsula renal, y el sensor fue diseñado para adaptarse cómodamente debajo de esta capa, en contacto directo con el riñón. Este implante suave y ultrafino puede detectar irregularidades de temperatura asociadas con la inflamación y otras respuestas fisiológicas relacionadas con el rechazo del trasplante.

El dispositivo incorpora un termómetro de alta sensibilidad capaz de detectar minúsculas variaciones de temperatura (0,004 grados centígrados) específicamente en el riñón. Aunque el sensor también mide el flujo sanguíneo, la temperatura surgió como un indicador más fiable de rechazo. Las temperaturas elevadas suelen acompañar a la inflamación, lo que lleva a los investigadores a plantear la hipótesis de que detectar aumentos y variaciones anormales de temperatura podría servir como una señal de advertencia temprana de un posible rechazo de un trasplante. Estos sensores se conectan a un paquete electrónico compacto, que incluye una batería de tipo botón en miniatura para obtener energía, ubicada junto al riñón. Utilizando la tecnología Bluetooth, transmiten datos de forma continua e inalámbrica a dispositivos externos.

En un estudio, el dispositivo se probó en un modelo animal pequeño con riñones trasplantados y demostró ser capaz de detectar signos tempranos de rechazo hasta tres semanas antes que los métodos de monitoreo actuales. Los investigadores observaron que la temperatura local del riñón trasplantado aumentaba, a veces hasta 0,6 grados Celsius, antes de que ocurrieran los eventos de rechazo. En los animales que no recibieron medicamentos inmunosupresores, la temperatura aumentó dos o tres días antes de que cambiaran los biomarcadores en las muestras de sangre. En animales que tomaban medicamentos inmunosupresores, se notaron aumentos de temperatura, junto con variaciones adicionales, hasta tres semanas antes de que aumentaran los niveles de creatinina y nitrógeno ureico en sangre. Este plazo de elaboración extendido podría permitir a los médicos intervenir antes, mejorando potencialmente los resultados de los pacientes, preservando los órganos donados y abordando la creciente demanda de órganos en medio de una crisis de escasez.

Este innovador dispositivo no sólo detecta signos de rechazo antes que los métodos existentes, sino que también ofrece un monitoreo continuo en tiempo real. Despés del éxito del ensayo con animales pequeños, los investigadores ahora están probando el sistema en un modelo animal más grande. Además, están explorando formas de recargar la batería de tipo botón para un posible uso de por vida. Si bien los estudios iniciales se centraron en los trasplantes de riñón, los investigadores creen que esta tecnología podría extenderse a otros trasplantes de órganos, incluidos el hígado y los pulmones, así como a otros modelos de enfermedades.

"Si el rechazo se detecta temprano, los médicos pueden administrar terapias anti-rechazo para mejorar la salud del paciente y evitar que pierda el órgano donado", dijo John A. Rogers, de Northwestern, un pionero de la bioelectrónica que dirigió el desarrollo del dispositivo. “En el peor de los casos, si se ignora el rechazo, podría poner en peligro la vida. Cuanto antes pueda detectar el rechazo y emprender terapias, mejor. Desarrollamos este dispositivo con eso en mente”.

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Universidad Northwestern