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Un sensor permitirá detectar la glucosa en la lágrima de las personas diabéticas con el móvil

La UJI diseña un sensor óptico con nanopartículas integrable en la cámara de los teléfonos móviles inteligentes

UJI/DICYT Investigadores de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) han comenzado a diseñar un sensor óptico con nanopartículas, integrable en la cámara de los teléfonos móviles inteligentes, para detectar el nivel de glucosa en la lágrima de las personas con diabetes. El proyecto Nanotears está liderado por el Grupo de Investigación de Óptica (GROC) y se desarrolla con la colaboración del Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario de Castelló y la empresa BQ. Además, esta iniciativa es la primera de la UJI que recibe una ayuda Marie Skłodowska-Curie de la modalidad becas individuales del programa europeo Horizonte 2020.

El objetivo principal de Nanotears es fabricar nanopartículas con tecnología láser basada en la ruptura nanométrica del material deseado mediante el uso de un láser pulsado. Uno de los puntos clave de este método es que no genera residuos durante la producción, lo que le caracteriza por ser sostenible y respetuoso con el medio ambiente. En concreto, la investigadora de GROC y coordinadora de este proyecto, Gladys Mínguez, comenta que en los laboratorios de la Escuela Superior de Tecnología y Ciencias Experimentales de la UJI se sintetizan «puntos cuánticos de carbono, es decir, nanopartículas de carbono menores de 10 nm –unas 10.000 veces más pequeñas que el tamaño de un cabello–, que se caracterizan por tener una baja toxicidad, ser fotoluminiscentes y fotoestables».

Un laboratorio de bolsillo para la diabetes

«Queremos desarrollar un dispositivo diagnóstico no invasivo, compacto e integrado en la cámara de un teléfono inteligente, que actuará de pequeño laboratorio de bolsillo con el que se medirá la concentración de glucosa en lágrima de una forma sencilla y confiamos que en el futuro permita facilitar el control de la diabetes», asevera la profesora de Física. Sin embargo, durante el desarrollo de este proyecto «vamos a realizar el trabajo preliminar para el diseño de la tecnología necesaria para crear este innovador medidor de glucosa en lágrima mediante la luz», agrega.

El investigador principal del proyecto Nanotears y director de GROC, Jesús Lancis, también vicerector de Investigación y Doctorado, asegura: «La alta pureza de la superficie de los nanomateriales generados por ablación láser ha de ser la clave para su modificación química en el desarrollo de la acción Nanotears que permitirá un avance en la monitorización de pacientes diabéticos mediante telemedicina». Lancis recuerda que las tecnologías fotónicas y los dispositivos basados en el empleo de luz, como muestra este proyecto financiado por la Comisión Europea, «juegan un papel cada vez más significativo en la resolución de los retos a los que se enfrenta la sociedad actual como la generación de energía, la eficiencia energética, el envejecimiento saludable, el cambio climático o la seguridad de la población».

Por su parte, el investigador postdoctoral que será contratado en la UJI con la subvención Marie Curie para desarrollar Nanotears, Wycliffe Kiprop Kipnusu, considera un reto en su carrera «avanzar hacia nuevas fronteras de la ciencia, como la fabricación asistida por láser de sensores de glucosa, la investigación en el campo médico y las tecnologías móviles actuales». Kiprop también desea que el proyecto tenga un resultado positivo, ya que «ello supondría un cambio significativo en la lucha contra la diabetes a escala mundial».

El Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario de Castelló será el encargado de supervisar la actividad de Nanotears vinculada con la obtención de muestras de pacientes con diabetes, tanto de lágrima como de sangre, para desarrollar la nueva herramienta de medición, correlacionar los valores obtenidos de la glucosa en lágrima con los de un glucómetro convencional, además de establecer los protocolos de ética y protección de datos de la investigación.

La doctora Elena Sorlí es la responsable de esta línea de trabajo y apunta que, actualmente, el mecanismo para el control de glucosa utilizado por el paciente diabético en su domicilio es mediante punción digital con una lanceta y medición con un glucómetro. Suele realizarse dos o tres veces al día, con la consiguiente molestia y riesgo de infección. Por ello, Nanotears pretende desarrollar un sistema de determinación de glucosa alternativo, en lágrima, fiable y no invasivo.

Para iniciar el diseño del sensor, «va a ser fundamental un adecuado sistema de recogida de lágrima del paciente. Se realizará mediante un capilar de 20 microlitros posicionado cuidadosamente en el menisco lagrimal y evitando tanto la estimulación conjuntival como la secreción lagrimal refleja, que podría modificar las características de la muestra», explica la oftalmóloga. A continuación, las muestras se trasladarán al Departamento de Física de la Universitat Jaume I, donde «pondremos en contacto las lágrimas con los puntos cuánticos funcionalizados y aplicaremos una luz láser o LED de color azul a la muestra. Esta emitirá una señal de fluorescencia y calibrándola calcularemos la cantidad de glucosa y desarrollaremos el sensor óptico que, con posterioridad, se incorporará a la cámara de los móviles. Desde este dispositivo se podrán detectar sencilla y rápidamente los cambios de glucosa mediante simples cambios de intensidad de la señal fluorescente», exponen los miembros de GROC.

BQ: la emergencia de la mHealth

Por su parte, el fundador de BQ, Ravin Dhalani, y supervisor de Nanotears en los laboratorios de I+D en tecnología de la imagen que la empresa dispone en Madrid, argumenta que los sensores de glucosa adaptados a la tecnología móvil «facilitarán el acceso a la detección de diabetes en segmentos mayores de población en los países en vías de desarrollo, gracias tanto al aumento de la potencia de procesamiento en los teléfonos móviles como a las posibilidades para emplearse en amplias zonas geográficas, en contraste con equipos sofisticados que se concentran en un número limitado de países». De hecho, «la conocida como mHealth, es decir, la práctica de la medicina apoyada por los dispositivos móviles, está teniendo un gran auge en las últimas décadas y la participación de BQ en este proyecto muestra nuestra apuesta por avanzar en esta dirección y por mejorar la calidad de vida de las personas diabéticas», concluye Dhalani.

La diabetes es una enfermedad crónica que aparece cuando el páncreas no produce insulina suficiente o cuando el organismo no utiliza eficazmente la insulina que produce. Existen 422 millones de personas diabéticas en el mundo, según cifras de 2016 de la Organización Mundial de la Salud (OMS), es decir, afecta al 8,5% de la población adulta, y fue responsable de 1,2 millones de muertes en el año 2012.

La prevalencia de diabetes en España es el 10,6% de los hombres y el 8,2% de las mujeres. Entre las posibles complicaciones de esta enfermedad se incluyen afectaciones a nivel cardiaco, neurológico, renal, ocular, vascular periférico y riesgo fetal en embarazadas. «Es imprescindible un buen control de los factores de riesgo, un diagnóstico precoz de la enfermedad y un adecuado manejo terapéutico de la misma a fin de intentar controlar las severas consecuencias de esta patología», insiste la oftalmóloga Sorlí.

La manipulación de la luz centra las diversas líneas de trabajo del Grupo de Investigación de Óptica (GROC) de la Universitat Jaume I, dirigido por Jesús Lancis. Sus miembros son expertos en el diseño de algoritmos para el control digital de la luz mediante dispositivos programables. La aplicación de esta tecnología les ha permitido patentar, conjuntamente con investigadores de la Universidad de Murcia, un procedimiento para la visualización de la retina en personas afectadas por cataratas, así como colaborar en la fabricación de fluidos con nanopartículas en suspensión para mejorar las propiedades de absorción y transmisión de calor de los fluidos térmicos convencionales.

Una empresa española desarrolla el sistema más preciso que existe en la actualidad para verificar las dosis en los tratamientos de radioterapia

Resulta especialmente adecuado para abordar tumores de pequeño tamaño y tumores cerebrales. Es una tecnología rápida y fiable que permite liberar tiempo de trabajo en los hospitales, con la posibilidad de tratar a más pacientes sin disminuir la calidad de los tratamientos

Dart (Detection and Radiation Technologies) es una empresa surgida de la Universidad de Santiago de Compostela (USC). Ha diseñado un detector que evalúa la precisión de los tratamientos de radioterapia hospitalaria que se aplican a los pacientes con tumores. Es una tecnología rápida y fiable que permite liberar tiempo de trabajo en los hospitales, aumentado el número de pacientes a tratar sin disminuir la calidad de los tratamientos.

La firma nace en 2014 como resultado de más de una década de experiencia de sus promotores en el desarrollo de tecnología de detección dentro del Grupo de Investigación en Radiofísica de la Universidad de Santiago, donde ya habían hecho varios prototipos para su aplicación en radioterapia. Consiguieron financiación de la Xunta de Galicia y de una empresa de logística del sector hospitalario que vio la trascendencia de su proyecto, lo que les permitió llegar a un volumen de inversión suficiente para producir los detectores.

La radioterapia externa es uno de los tratamientos más comunes para tratar el cáncer. Se basa en la utilización de haces de radiación para eliminar o dañar las células cancerosas. Mediante un acelerador de electrones se dirigen una serie de haces de radiación desde diferentes incidencias, cada una de ellas con una sección de forma diferente y de manera precisa hacia el tumor. La selección de las incidencias y de la forma de las secciones debe ser tal que la dosis de radiación se maximice en el tumor y se minimice en los tejidos sanos que lo rodean.

La creciente incidencia del cáncer y la complejidad de los tratamientos requiere sistemas que verifiquen que el tratamiento calculado es correcto.

El proceso clínico para administrar radioterapia comienza realizando un TAC al paciente y, con la imagen obtenida, el médico delimita el volumen de tumor que hay que tratar y la dosis que se debe aplicar. El tratamiento se calcula mediante un programa informático. Se planifican los campos de radiación, el tipo de haz que se va a usar y qué dosis se suministra en cada haz. La dosis que finalmente se le administra al paciente se verifica con antelación mediante un sistema de detección, de modo que si hay discrepancias entre lo planificado y lo medido habrá que hacer ajustes. Así, la correcta verificación es un pilar esencial en estos tratamientos.

Según los datos aportados por los investigadores, en el mundo existen unos 8.000 centros hospitalarios que aplican radioterapia y todos ellos necesitan detectores de radiación para controlar la calidad del tratamiento. “La creciente incidencia del cáncer y la cada vez mayor complejidad de los tratamientos de radioterapia (complejidad que busca optimizar su eficacia) requiere de la existencia de instrumentación que pueda, en el menor tiempo posible y sin reducir la fiabilidad de la medida, verificar que el tratamiento calculado es correcto” -señala el físico Faustino Gómez, uno de los cuatro socios de la empresa junto a otros dos físicos y un ingeniero industrial-.

Hasta ahora los sistemas que se utilizaban para verificar las dosis en radioterapia eran a través de una película que había que revelar o escanear para obtener los resultados, lo que añade lentitud al proceso. Por su parte, los sistemas electrónicos, con lectura en tiempo real, no ofrecen la precisión necesaria en el caso de tumores muy pequeños.

El detector desarrollado por Dart resulta especialmente adecuado para campos de radiación pequeños, de gran utilidad en radiocirugía, en particular para tumores de menor tamaño y tumores cerebrales; aunque también se puede usar en otras técnicas de tratamiento y en campos de mayores dimensiones. Es el sistema con mayor resolución que existe en la actualidad y, además, funciona en tiempo real y permite calcular en dos dimensiones e incluso en 3D. Aporta mayor fiabilidad y rapidez en el proceso.

“Es un sistema de control de calidad que ayuda a la práctica clínica, pasando de dos días de respuesta cuando se usa película a apenas cinco minutos. Así, es posible tratar a un mayor número de pacientes y con un coste menor” -asegura Aurelio Vázquez, ingeniero industrial, socio de la firma y jefe de diseño y producción-.

A mediados de año la empresa podría tener su producción estandarizada

En Dart realizan el ensamblado final del producto. Diferentes proveedores fabrican cada una de las piezas o partes del detector, previamente diseñadas por el equipo. Para ello trabajan con fabricantes nacionales y con uno del Reino Unido.

La firma está pendiente del Marcado CE para poder comercializar el producto, un requisito exigido para certificar que el equipo comercializado cumple con la legislación; de modo que a mediados de año ya podrían tener su producción estandarizada. Además del mercado nacional y europeo, mantienen contactos con distribuidores en Latinoamérica y Asia.

El Hospital General de Valencia ya usa esta tecnología

En este período de investigación y diseño, Dart ha colaborado con varios hospitales que han probado su detector. El principal probador de esta tecnología es el Hospital General Universitario de Valencia, que ya emplea los prototipos de la firma de forma satisfactoria.

Samsung lanza una segunda versión GearFit

Ya está a punto de comercializarse la nueva pulsera para la actividad física de Samsung. Tras el éxito de GearFit llega GearFit 2, un wearables concebido para aquéllos que dedican parte de su tiempo libre al deporte. Las novedades son muchas. A simple vista destaca su pantalla AMOLED en forma curva con una resolución que alcanza los 436×216 píxeles para dar cabida en un mismo espacio a toda la información de nuestros ejercicios, que se miden con mucha más precisión al tener integrados un GPS y un pulsímetro.

GearFit 2

Su función estrella es la de Auto Activity, que detecta automáticamente cuando has iniciado una actividad sin necesidad de que el usuario lo indique. Se trata de un wearables recomendado para quienes quieran recopilar y comparar sus resultados. Muy útil para los que practican varias actividades a la vez como los triatletas porque es capaz de diferenciar entre distintas disciplinas y porque tiene resistencia al agua durante 30 minutos y un metro de profundidad. Sirve tanto a los deportistas amateurs como profesionales para preparar pruebas varias como podrían ser los Juegos Olímpicos de Río de Janeiro, que es el evento deportivo con mayor variedad de apuestas y con los mejores atletas. Con respecto a su antecesor, gana en uso porque cuenta con una autonomía de cuatro días gracias a su batería de 200 mAh.

Música integrada

Además, ya no será necesario conectar GearFit a dispositivos externos para escuchar música. Incluye un reproductor independiente que permite en una tirada larga o en una corta que al runner le acompañe su grupo favorito, una motivación más para mejorar y rendir al máximo. Y es que no es lo mismo escuchar el ruido de un coche que una melodía de Creedence Clearwater Revival a cada zancada.

Internamente, GearFit 2 está muy mejorado con respecto a su antecesor. Ahora cuenta con un procesador de doble núcleo a 1GHz, 512MB de RAM y 4GB, es decir, que reúne unas características cercanas a las de un smart watch que se puede encontrar a día de hoy en el mercado como el Kingwear KW18. Está previsto que salga al final de semana a la venta tanto en Corea del Sur como en Estados Unidos por un precio estimado de 179 dólares, lo que vienen siendo 158 euros.

Pero ésta no es la única novedad de wearables deportivos de Samsung. También va a lanzar los GearIconX. Son unos auriculares sin cables capaces de motorizar la información sobre la actividad física. Cuenta con hasta tres tamaños distintos de wingtips y tapones y se activan nada más colocarse en la oreja. Disponen de Bluetooth y de la posibilidad de almacenar hasta 1.000 canciones en MP3. Llegará, eso sí, más tarde al mercado que GearFit 2 porque no se espera su comercialización hasta el tercer trimestre de 2016.

Un método facilita el desarrollo de electrodos flexibles para componentes electrónicos

Un reciente estudio, liderado por investigadores españoles, contribuye al desarrollo de electrodos con elevada conductividad, transparentes y flexibles para emplear en componentes electrónicos. La revista Nano Letters publica este hallazgo, que no trata únicamente un reto científico, sino también una necesidad tecnológica.

El último artículo de Francisco Rivadulla, investigador Starting Grant del Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CIQUS), describe un método fácil para preparar una sola capa densamente alineada y homogénea de nanocables ultrafinos de oro.

Se trata de un método fácil para preparar una sola capa densamente alineada y homogénea de nanocables ultrafinos de oro.

electrodo rutilo

El trabajo, publicado en la revista científica Nano Letters y realizado en colaboración con Miguel Correa-Duarte, de la Universidad de Vigo, contribuye al desarrollo de electrodos con elevada conductividad, transparentes y flexibles para emplear en componentes electrónicos de última generación.

La combinación de baja resistencia eléctrica y alta transparencia óptica en un solo material es muy infrecuente.

Por eso, el desarrollo de estos sistemas no es solo un reto científico, sino también una necesidad tecnológica con el fin de sustituir el óxido de indio dopado con estaño (ITO) en componentes electrónicos flexibles y otras aplicaciones altamente exigentes, como por ejemplo pantallas de cristal líquido, pantallas de plasma, paneles táctiles –comprimidos, teléfonos móviles…– o LEDs.

Aunque el ITO es uno de los materiales más empleados para la mayoría de las películas transparentes y conductoras fabricadas en la actualidad, su escasez, los complejos requisitos de procesamiento y su falta de flexibilidad limitaron su aplicación generalizada.

Las películas depositadas que se explican en este estudio muestran un rendimiento eléctrico/óptico competitivo con ITO y otros electrodos basados en el grafeno.

Para los autores, las películas de oro presentan una buena estabilidad en condiciones ambientales y, además, la gran relación de aspecto (la relación ancho-largo) de los nanocables ultrafinos los hace perfectos para la deposición en substratos flexibles, algo necesario para su utilización en los dispositivos electrónicos flexibles.

Referencia biliográfica:

Ana Sánchez-Iglesias, Beatriz Rivas-Murias, Marek Grzelczak, Jorge Pérez-Juste, Luis M. Liz-Marzán, Francisco Rivadulla, Miguel A. Correa-Duarte. “Highly Transparent and Conductive Films of Densely Aligned Ultrathin Au Nanowire Monolayers”. Nano Lett 12 (12), pp 6066–6070; 2012. DOI: 10.1021/nl3021522