Almacenamiento De Registros Médicos Debajo De La Superficie De La Piel Con Tinte Quantum Dot

Tatuajes De Vacunas

Los ingenieros del MIT han desarrollado una forma de almacenar información médica debajo de la piel, utilizando un tinte de punto cuántico que se administra, junto con una vacuna, mediante un parche de microagujas. El tinte, que es invisible a simple vista, se puede leer más tarde con un teléfono inteligente especialmente adaptado. Crédito: Second Bay Studios

Un colorante especializado, administrado junto con una vacuna, podría permitir el almacenamiento “en el paciente” del historial de vacunación.

Cada año, la falta de vacunación provoca alrededor de 1,5 millones de muertes evitables, principalmente en países en desarrollo. Un factor que dificulta las campañas de vacunación en esos países es que hay poca infraestructura para almacenar registros médicos, por lo que a menudo no hay una manera fácil de determinar quién necesita una vacuna en particular.

MIT Los investigadores han desarrollado ahora una nueva forma de registrar el historial de vacunación de un paciente: almacenar los datos en un patrón de tinte, invisible a simple vista, que se administra debajo de la piel al mismo tiempo que la vacuna.

“En áreas donde las tarjetas de vacunación en papel se pierden o no existen, y las bases de datos electrónicas son inauditas, esta tecnología podría permitir la detección rápida y anónima del historial de vacunación del paciente para garantizar que todos los niños estén vacunados”, dice Kevin McHugh, un ex postdoctorado del MIT que ahora es profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Rice.

Los investigadores demostraron que su nuevo tinte, que consiste en nanocristales llamados puntos cuánticos, puede permanecer durante al menos cinco años debajo de la piel, donde emite luz infrarroja cercana que puede ser detectada por un teléfono inteligente especialmente equipado.

McHugh y el ex científico visitante Lihong Jing son los autores principales del estudio, que se publicó el 18 de diciembre de 2019 en Science Translational Medicine . Ana Jaklenec, científica investigadora del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, y Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch del MIT, son los autores principales del artículo.

Un registro invisible

Hace varios años, el equipo del MIT se propuso diseñar un método para registrar la información de vacunación de una manera que no requiera una base de datos centralizada u otra infraestructura. Muchas vacunas, como la vacuna contra el sarampión, las paperas y la rubéola (MMR), requieren múltiples dosis espaciadas en ciertos intervalos; sin registros precisos, es posible que los niños no reciban todas las dosis necesarias.

“Para estar protegido contra la mayoría de los patógenos, se necesitan varias vacunas”, dice Jaklenec. “En algunas áreas del mundo en desarrollo, puede ser muy difícil hacer esto, ya que faltan datos sobre quién ha sido vacunado y si necesita inyecciones adicionales o no”.

Para crear un registro médico descentralizado “en el paciente”, los investigadores desarrollaron un nuevo tipo de puntos cuánticos basados ​​en cobre, que emiten luz en el espectro del infrarrojo cercano. Los puntos tienen sólo unos 4 nanómetros de diámetro, pero están encapsulados en micropartículas biocompatibles que forman esferas de unas 20 micras de diámetro. Esta encapsulación permite que el tinte permanezca en su lugar, debajo de la piel, después de ser inyectado.

Los investigadores diseñaron su tinte para ser administrado por un parche de microagujas en lugar de una jeringa y aguja tradicionales. Estos parches ahora se están desarrollando para administrar vacunas contra el sarampión, la rubéola y otras enfermedades, y los investigadores demostraron que su tinte podría incorporarse fácilmente a estos parches.

Las microagujas utilizadas en este estudio están hechas de una mezcla de azúcar soluble y un polímero llamado PVA, así como el tinte de punto cuántico y la vacuna. Cuando el parche se aplica a la piel, las microagujas, que miden 1,5 milímetros de largo, se disuelven parcialmente y liberan su carga útil en aproximadamente dos minutos.

Al cargar selectivamente micropartículas en microagujas, los parches producen un patrón en la piel que es invisible a simple vista, pero que se puede escanear con un teléfono inteligente al que se le ha quitado el filtro de infrarrojos. El parche se puede personalizar para imprimir diferentes patrones que se correspondan con el tipo de vacuna administrada.

“Es posible que algún día este enfoque ‘invisible’ pueda crear nuevas posibilidades de almacenamiento de datos, biosensores y aplicaciones de vacunas que podrían mejorar la forma en que se brinda la atención médica, particularmente en el mundo en desarrollo”, dice Langer.

Inmunización eficaz

Las pruebas con piel de cadáver humano mostraron que los patrones de puntos cuánticos podrían ser detectados por las cámaras de los teléfonos inteligentes después de hasta cinco años de exposición al sol simulada.

Los investigadores también probaron esta estrategia de vacunación en ratas, utilizando parches de microagujas que administraron los puntos cuánticos junto con una vacuna contra la polio. Descubrieron que esas ratas generaban una respuesta inmune similar a la respuesta de las ratas que recibieron una vacuna tradicional contra la polio inyectada.

“Este estudio confirmó que la incorporación de la vacuna con el tinte en los parches de microagujas no afectó la eficacia de la vacuna ni nuestra capacidad para detectar el tinte”, dice Jaklenec.

Los investigadores ahora planean encuestar a los trabajadores de la salud en los países en desarrollo de África para obtener información sobre la mejor manera de implementar este tipo de mantenimiento de registros de vacunación. También están trabajando para ampliar la cantidad de datos que se pueden codificar en un solo patrón, lo que les permite incluir información como la fecha de administración de la vacuna y el número de lote del lote de vacuna.

Los investigadores creen que los puntos cuánticos son seguros de usar de esta manera porque están encapsulados en un polímero biocompatible, pero planean hacer más estudios de seguridad antes de probarlos en pacientes. 

“El almacenamiento, acceso y control de registros médicos es un tema importante con muchos enfoques posibles”, dice Mark Prausnitz, presidente de ingeniería química y biomolecular en Georgia Tech, que no participó en la investigación. “Este estudio presenta un enfoque novedoso en el que el paciente almacena y controla el historial médico dentro de la piel del paciente de una manera mínimamente invasiva y elegante”.

Referencia: “Los puntos cuánticos biocompatibles del infrarrojo cercano entregados a la piel mediante parches de microagujas registran la vacunación” por Kevin J. McHugh, Lihong Jing, Sean Y. Severt, Mache Cruz, Morteza Sarmadi, Hapuarachchige Surangi N. Jayawardena, Collin F. Fridrik Larusson, Sviatlana Rose, Stephanie Tomasic, Tyler Graf, Stephany Y. Tzeng, James L. Sugarman, Daniel Vlasic, Matthew Peters, Nels Peterson, Lowell Wood, Wen Tang, Jihyeon Yeom, Joe Collins, Philip A. Welkhoff, Ari Karchin , Megan Tse, Mingyuan Gao, Moungi G. Bawendi, Robert Langer y Ana Jaklenec, 18 de diciembre de 2019, Science Translational Medicine .
DOI: 10.1126 / scitranslmed.aay7162

La investigación fue financiada por la Fundación Bill y Melinda Gates y la Beca de Apoyo (núcleo) del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer. Otros autores del artículo incluyen a Sean Severt, Mache Cruz, Morteza Sarmadi, Hapuarachchige Surangi Jayawardena, Collin Perkinson, Fridrik Larusson, Sviatlana Rose, Stephanie Tomasic, Tyler Graf, Stephany Tzeng, James Sugarman, Daniel Vlasic, Matthew Peterson, Lowell. Wood, Wen Tang, Jihyeon Yeom, Joe Collins, Philip Welkhoff, Ari Karchin, Megan Tse, Mingyuan Gao y Moungi Bawendi.

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