Por Anne Trafton
Un método no invasivo para medir los niveles de glucosa en sangre, desarrollado en el MIT, podría evitar que los pacientes diabéticos tengan que pincharse los dedos varias veces al día.
El equipo del MIT utilizó la espectroscopia Raman, una técnica que revela la composición química de los tejidos al iluminarlos con luz infrarroja cercana o visible, para desarrollar un dispositivo del tamaño de una caja de zapatos que puede medir los niveles de glucosa en sangre sin necesidad de agujas.
En pruebas realizadas con un voluntario sano, los investigadores descubrieron que las mediciones de su dispositivo eran similares a las obtenidas con sensores comerciales de monitorización continua de glucosa que requieren la implantación de un cable bajo la piel. Si bien el dispositivo presentado en este estudio es demasiado grande para usarse como sensor portátil, los investigadores han desarrollado una versión portátil que actualmente están probando en un pequeño estudio clínico.
Jeon Woong Kang, investigador del MIT es el autor principal del estudio y la investigadora postdoctoral del MIT, Arianna Bresci, es la autora principal del nuevo estudio, que se publica hoy en la revista Analytical Chemistry. Otros autores son Peter So, director del Centro de Investigación Biomédica Láser del MIT (LBRC) y profesor de ingeniería biológica e ingeniería mecánica del MIT; y Youngkyu Kim y Miyeon Jue de Apollon Inc., una empresa de biotecnología con sede en Corea del Sur.
Medición no invasiva de la glucosa
Si bien la mayoría de los pacientes con diabetes miden sus niveles de glucosa en sangre extrayéndose una muestra y analizándola con un glucómetro, algunos utilizan monitores portátiles con un sensor que se inserta justo debajo de la piel. Estos sensores proporcionan mediciones continuas de glucosa en el líquido intersticial, pero pueden causar irritación cutánea y deben reemplazarse cada 10 a 15 días.
Con la esperanza de crear monitores de glucosa portátiles más cómodos para los pacientes, los investigadores del LBRC del MIT han estado desarrollando sensores no invasivos basados en espectroscopia Raman. Este tipo de espectroscopia revela la composición química de los tejidos o las células analizando cómo se dispersa, o desvía, la luz infrarroja cercana al interactuar con diferentes tipos de moléculas.
En 2010, investigadores del LBRC demostraron que podían calcular indirectamente los niveles de glucosa comparando las señales Raman del líquido intersticial que baña las células de la piel con una medición de referencia de los niveles de glucosa en sangre. Si bien este método produjo mediciones fiables, no resultaba práctico para su uso con un glucómetro.
Más recientemente, los investigadores informaron de un avance que les permitió medir directamente las señales Raman de glucosa en la piel. Normalmente, esta señal de glucosa es demasiado débil para distinguirla de todas las demás señales generadas por las moléculas en el tejido. El equipo del MIT encontró una manera de filtrar gran parte de la señal no deseada al iluminar la piel con luz infrarroja cercana desde un ángulo diferente, desde el cual recolectaron la señal Raman resultante.
Los investigadores obtuvieron esas mediciones utilizando un equipo del tamaño aproximado de una impresora de escritorio, y desde entonces han estado trabajando para reducir aún más el tamaño del dispositivo.
En su nuevo estudio, lograron crear un dispositivo más pequeño analizando solo tres bandas —regiones espectrales que corresponden a características moleculares específicas— en el espectro Raman.
Normalmente, un espectro Raman puede contener alrededor de 1000 bandas. Sin embargo, el equipo del MIT descubrió que podían determinar los niveles de glucosa en sangre midiendo solo tres bandas: una de la glucosa y dos mediciones de fondo. Este método permitió a los investigadores reducir la cantidad y el costo del equipo necesario, lo que les permitió realizar la medición con un dispositivo económico del tamaño aproximado de una caja de zapatos.
Hacia un sensor portátil
En un estudio clínico realizado en el Centro de Investigación Clínica Traslacional (CCTR) del MIT, los investigadores utilizaron el nuevo dispositivo para tomar mediciones a un voluntario sano durante un período de cuatro horas. Mientras el sujeto apoyaba el brazo sobre el dispositivo, un haz de luz infrarroja cercana incidía sobre la piel a través de una pequeña ventana de vidrio para realizar la medición.
Cada medición dura poco más de 30 segundos, y los investigadores tomaban una nueva lectura cada cinco minutos.
Durante el estudio, el sujeto consumió dos bebidas de glucosa de 75 gramos, lo que permitió a los investigadores monitorizar cambios significativos en la concentración de glucosa en sangre. Descubrieron que el dispositivo basado en espectroscopia Raman presentaba niveles de precisión similares a los de dos glucómetros invasivos disponibles comercialmente que el sujeto llevaba puestos.
Tras finalizar ese estudio, los investigadores han desarrollado un prototipo más pequeño, del tamaño aproximado de un teléfono móvil, que actualmente están probando en el MIT CCTR como monitor portátil en voluntarios sanos y prediabéticos. El próximo año, planean realizar un estudio más amplio en colaboración con un hospital local, que incluirá a personas con diabetes.
Los investigadores también están trabajando para reducir aún más el tamaño del dispositivo, hasta el de un reloj. Además, están explorando maneras de garantizar que el dispositivo pueda obtener lecturas precisas de personas con diferentes tonos de piel.
