Un método no invasivo para medir los niveles de glucosa en sangre, desarrollado en el MIT, podría ahorrar a los pacientes de diabetes tener 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 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 subcutáneo. Si bien el dispositivo presentado en este estudio es demasiado grande para usarse como sensor portátil, los investigadores han desarrollado una versión portátil que ahora están probando en un pequeño estudio clínico.

“Durante mucho tiempo, la punción digital ha sido el método estándar para medir la glucemia, pero nadie quiere pincharse el dedo a diario, varias veces al día. Naturalmente, muchos pacientes diabéticos no miden sus niveles de glucosa en sangre, lo que puede causar complicaciones graves”, afirma Jeon Woong Kang, investigador del MIT y autor principal del estudio. “Si logramos crear un monitor de glucosa no invasivo con alta precisión, casi todas las personas con diabetes se beneficiarán de esta nueva tecnología”.

La investigadora posdoctoral del MIT, Arianna Bresci, es la autora principal del nuevo estudio, publicado 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 de glucosa no invasiva

Aunque la mayoría de los pacientes con diabetes miden sus niveles de glucosa en sangre extrayéndose sangre y analizándola con un glucómetro, algunos usan monitores portátiles, que tienen un sensor que se inserta justo debajo de la piel. Estos sensores proporcionan mediciones continuas de glucosa del 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, investigadores del LBRC del MIT han estado investigando sensores no invasivos basados ​​en espectroscopia Raman. Este tipo de espectroscopia revela la composición química de tejidos o células analizando cómo se dispersa o desvía la luz infrarroja cercana al entrar en contacto 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 cutáneas con una medición de referencia de los niveles de glucosa en sangre. Si bien este método produjo mediciones fiables, no era práctico para su traducción a un monitor de glucosa.

Más recientemente, los investigadores informaron de un avance que les permitió medir directamente las señales Raman de glucosa de la piel. Normalmente, esta señal de glucosa es demasiado débil para distinguirla de las demás señales generadas por las moléculas del tejido. El equipo del MIT encontró una manera de filtrar gran parte de la señal no deseada proyectando luz infrarroja cercana sobre la piel desde un ángulo diferente, desde el cual recogieron la señal Raman resultante.

Los investigadores obtuvieron esas mediciones utilizando un equipo que era aproximadamente del tamaño de una impresora de escritorio y, desde entonces, han estado trabajando para reducir aún más el tamaño del dispositivo.

En su nuevo estudio, pudieron 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 unas 1000 bandas. Sin embargo, el equipo del MIT descubrió que podía determinar los niveles de glucosa en sangre midiendo solo tres bandas: una de la glucosa y dos de fondo. Este enfoque permitió a los investigadores reducir la cantidad y el coste del equipo necesario, lo que les permitió realizar la medición con un dispositivo económico del tamaño aproximado de una caja de zapatos.

“Al no adquirir todo el espectro, que contiene mucha información redundante, reducimos la información a tres bandas seleccionadas de unas 1000”, afirma Bresci. “Con este nuevo enfoque, podemos cambiar los componentes que se usan habitualmente en los dispositivos basados ​​en Raman y ahorrar espacio, tiempo y dinero”.

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 lecturas de un voluntario sano durante cuatro horas. Mientras el sujeto apoyaba el brazo sobre el dispositivo, un haz de infrarrojo cercano se proyectaba a través de una pequeña ventana de vidrio sobre la piel para realizar la medición.

Cada medición toma un poco más de 30 segundos y los investigadores tomaron 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 monitorear cambios significativos en la concentración de glucosa en sangre. Descubrieron que el dispositivo basado en Raman mostró niveles de precisión similares a los de dos monitores de glucosa invasivos disponibles comercialmente que el sujeto llevaba.

Tras finalizar dicho estudio, los investigadores han desarrollado un prototipo más pequeño, del tamaño aproximado de un teléfono celular, que actualmente están probando en el CCTR del MIT 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, aproximadamente del tamaño de un reloj. Además, están explorando maneras de garantizar que el dispositivo pueda obtener lecturas precisas de personas con diferentes tonos de piel.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Agencia Coreana de Promoción de Tecnología e Información para PYMES y Apollon Inc.​

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