Herramienta portátil puede diagnosticar y monitorear enfermedad de células falciformes

La enfermedad de células falciformes es un trastorno sanguíneo hereditario de por vida caracterizado por glóbulos rojos rígidos en forma de hoz debido a una alteración severa en su morfología. Estas células deformes pueden obstruir los vasos sanguíneos, impidiendo el flujo sanguíneo y provocando episodios dolorosos e impredecibles cuando los tejidos se ven privados de oxígeno. Las complicaciones más frecuentes y graves de la enfermedad de células falciformes incluyen anemia, dolor e insuficiencia orgánica, con un accidente cerebrovascular que afecta aproximadamente a 10 de cada 100 niños diagnosticados con la afección. El objetivo principal en el manejo de la enfermedad de células falciformes es prevenir estas crisis dolorosas, que requieren herramientas de diagnóstico y monitoreo bajo supervisión médica. Sin embargo, las herramientas actuales son engorrosas, costosas y requieren capacitación especializada. Los métodos estándar de oro utilizados para monitorear y diagnosticar la enfermedad, principalmente pruebas genéticas y microscopía óptica de glóbulos rojos en forma de hoz, consumen mucho tiempo, son propensos a demoras y no logran capturar cambios en tiempo real.

Actualmente, no existen herramientas comerciales que permitan el monitoreo continuo de la enfermedad de células falciformes y ningún sensor de campo portátil que pueda medir cuantitativamente y monitorear los eventos de anemia falciforme utilizando pequeñas muestras de sangre. Esto deja a los pacientes, ya sea diagnosticados o no diagnosticados, vulnerables. Dado que los cambios morfológicos de los repetidos eventos de las células falciformes pueden provocar daños permanentes en las células, el diagnóstico y el tratamiento rápidos son fundamentales. En respuesta a este desafío, los investigadores de Florida Atlantic University (Boca Raton, FL, EUA) han utilizado microfluidos, citometría de flujo e impedancia eléctrica para desarrollar una solución innovadora que ofrece a los pacientes un mejor medio para controlar su enfermedad. La citometría mide células y otras partículas biológicas, mientras que la citometría de flujo mide el tamaño, la forma y la cantidad de células que se mueven en una corriente de fluido. La citometría de flujo basada en impedancia proporciona información sobre partículas individuales al medir los cambios en los valores de impedancia creados por las partículas al pasar a través de los electrodos de medición. Sin embargo, el equipo actual que se utiliza para estas mediciones es costoso y engorroso.

Imagen: La enfermedad de las células falciformes es un trastorno sanguíneo caracterizado por glóbulos rojos rígidos y en forma de hoz (Fotografía cortesía de Freepik)

Esta nueva invención ofrece una alternativa para pacientes y proveedores de atención médica. El dispositivo monitorea de manera constante y rápida la enfermedad de células falciformes utilizando un sensor de impedancia eléctrica basado en microfluidos, que puede determinar la tasa de células falciformes y el porcentaje de células falciformes. Puede identificar los procesos dinámicos de formación y eliminación de células falciformes en sangre falciforme sin necesidad de imágenes microscópicas o marcadores bioquímicos. Con la ayuda de una aplicación informática creada para el dispositivo, los usuarios pueden realizar escaneos de impedancia durante períodos de tiempo específicos, trazar la fase y la magnitud de la impedancia medida y compartir directamente los datos sin procesar desde un teléfono inteligente. Este dispositivo portátil, que pesa aproximadamente una libra, es portátil y fácil de operar.

"El uso de este dispositivo tiene muchas ventajas, como la portabilidad y la asequibilidad", dijo Sarah Du, Ph.D., profesora asociada en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Oceánica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de Florida Atlantic University, quien recientemente recibió una patente de la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de los Estados Unidos para la nueva invención. “Lo que es más importante, este dispositivo proporcionará a los usuarios mediciones para diagnosticar la gravedad de la enfermedad de células falciformes y comparar muestras de glóbulos rojos normales con células falciformes enfermas. Estas mediciones longitudinales solo requerirán una muestra de sangre extremadamente baja, como la de un pinchazo en el dedo, para permitir que los pacientes controlen su enfermedad”.

"La combinación de mediciones de impedancia eléctrica y microfluidos proporciona un método prometedor para evaluar rápidamente los procesos dinámicos de formación y eliminación de células falciformes en pacientes con enfermedad de células falciformes", agregó Stella Batalama, Ph.D., decana de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU. “La tecnología de vanguardia del profesor Du, que recibió una importante patente en los EUA, brindará a los pacientes con enfermedad de células falciformes la oportunidad de monitorear su enfermedad de manera confiable y conveniente de la misma manera que los pacientes con diabetes pueden monitorear su enfermedad usando un glucómetro”.

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Florida Atlantic University