Técnica indolora mide concentraciones de glucosa en solución y tejido mediante ondas sonoras

Los niveles de glucosa en sangre se miden tradicionalmente mediante métodos invasivos que requieren punción cutánea con pequeñas agujas. Sin embargo, para las personas con diabetes, es necesario realizar pruebas frecuentes a lo largo del día, lo que hace que el uso repetido de agujas sea incómodo y aumente el riesgo de infección. Ahora, un nuevo estudio ha presentado un novedoso enfoque no invasivo que utiliza la detección fotoacústica como solución alternativa.

Desarrollado por investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc, Bengaluru, India), este método de detección fotoacústica consiste en proyectar un rayo láser sobre tejido biológico. Cuando el tejido absorbe la luz, se calienta ligeramente (menos de 1 °C), lo que provoca su expansión y contracción. Estas ligeras vibraciones generan ondas ultrasónicas que son detectadas por equipos sensibles. La principal ventaja de este método es que no daña el tejido examinado. En este estudio, publicado en Science Advances, los investigadores aplicaron esta técnica para medir la concentración de glucosa, una única molécula.

Imagen: Imagen de la configuración utilizada (fotografía cortesía de G Puneeth/IISc)

Los investigadores utilizaron luz polarizada, que oscila en una dirección específica, para interactuar con la glucosa. La luz polarizada, como la que se usa en las gafas de sol para bloquear el deslumbramiento, puede verse afectada por la naturaleza quiral de la glucosa. Una molécula quiral tiene una estructura asimétrica que provoca que la luz polarizada rote su orientación al interactuar con ella. El equipo descubrió que la intensidad de las ondas sonoras emitidas cambiaba al modificarse la orientación de la luz polarizada que interactuaba con la glucosa. Las moléculas de glucosa hacían que la luz rotara, y el grado de rotación aumentaba con la concentración de glucosa. Al medir la intensidad de la señal acústica, los investigadores pudieron determinar la concentración de glucosa.

El equipo midió con éxito las concentraciones de glucosa en agua, soluciones séricas y cortes de tejido animal con una precisión casi clínica. También lograron medir los niveles de glucosa a diferentes profundidades dentro del tejido, gracias a la mínima dispersión de las ondas sonoras en el tejido, lo que permite lecturas precisas. En un estudio piloto, los investigadores utilizaron el sistema para rastrear las concentraciones de glucosa en sangre de un individuo sano antes y después de las comidas durante tres días. Los investigadores creen que esta técnica podría adaptarse para su uso con cualquier molécula quiral ajustando la longitud de onda de la luz. En su estudio, también midieron la concentración de naproxeno, un medicamento común utilizado para el dolor y la inflamación leves, en una solución de etanol. Dado que muchos fármacos de uso generalizado son quirales, esta técnica tiene un gran potencial para aplicaciones más amplias en la atención médica y el diagnóstico.

“Si conocemos la velocidad del sonido en este tejido, podemos usar los datos de series temporales para mapear nuestras señales acústicas a la profundidad de la que provienen”, dijo Swathi Padmanabhan, estudiante de doctorado y primera autora del artículo. “Actualmente, la fuente láser que utilizamos debe generar pulsos de nanosegundos muy pequeños, por lo que es costosa y voluminosa. Necesitamos hacerla más compacta para su uso clínico. Mis compañeros de laboratorio ya han comenzado a trabajar en esto”.

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Instituto Indio de Ciencias