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Nanotecnología Trágate un sensor para vigilar la digestión

Los aparatos miniaturizados penetran en un territorio casi desconocido y pueden detectar los movimientos y medir los gases intestinales.

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Canan Dagdeviren y Giovanni Traverso muestran en su laboratorio del MIT los sensores flexibles tragables para vigilar los movimientos intestinales. MIT

Además de las enfermedades propiamente dichas, las molestias digestivas son probablemente las más comunes en los seres humanos. A medida que se van conociendo más detalles sobre lo que sucede en el aspecto bioquímico en el estómago y el largo tracto intestinal, más preguntas surgen sobre la interacción entre los microbios ahí presentes y los alimentos que ingerimos. Adaptar unos a otros sería lo ideal, pero el aparato digestivo y su microbioma es un territorio casi desconocido todavía y explorarlo de forma no invasiva no es fácil. Por eso muchos equipos científicos están aprovechando las posibilidades de la nanotecnología para diseñar exploradores en forma de sensores que viajan por el aparato digestivo y obtienen datos sobre lo que pasa ahí dentro.

Por una parte, científicos australianos han hecho la primera prueba clínica de un pequeño sensor, de 2,6 centímetros de longitud, que se traga como una cápsula medicinal y que es capaz de detectar y medir gases intestinales. Estos gases son hidrógeno, dióxidos de carbono y oxígeno, y el sensor transmite los datos en tiempo real a un teléfono móvil. Las posibles aplicaciones son numerosas, muchas inimaginables por ahora, y entre ellas está elegir la dieta adecuada para cada persona y sustituir en el futuro las colonoscopias por sensores exploradores.

La prueba la hicieron siete personas sanas, parte de las cuales llevaban una dieta rica en fibra y el resto una pobre en fibra. Según los científicos, el ensayo en humanos ha demostrado que la cápsula es segura y no existe peligro de que se retenga en el intestino.

Kourosh Kalantar-zadeh, director del experimento en la Universidad RMIT, explica que ya han obtenido datos curiosos, además de comprobar que el sensor detecta correctamente los niveles de fermentación de los alimentos. Uno de estos datos es que el estómago utiliza un oxidante para librarse de cuerpos extraños:

“Encontramos que el estómago libera compuestos químicos oxidantes para romper y anular compuestos extraños que permanecen en su interior más tiempo de lo normal”, dice. “Esto puede representar un sistema de protección gástrica contra cuerpos extraños, un mecanismo inmune que no se conocía”. Además, se ha encontrado oxígeno en el colon en el caso de una dieta muy rica en fibra. “Esto contradice la creencia establecida de que en el colon nunca hay oxígeno”, añade.

Sensor electrónico para medir los gases en el tracto gastrointestinal. RMIT

Medir la actividad microbiana durante la digestión es algo que no se puede hacer normalmente y los sensores abren la puerta a diagnosticar numerosos trastornos digestivos, desde la mala absorción de algunos alimentos al cáncer de colon. Los resultados del experimento se publican en el primer número de la nueva revista Nature Electronics.

Entre los numerosos intentos de vigilar el aparato digestivo desde dentro está otro sensor, este piezoeléctrico y flexible, que puede permanecer en el estómago hasta dos días sin degradarse. Es obra de la investigadora Canan Dagdeviren, del MIT y su equipo y lo que hace es adherirse a la pared del estómago o del intestino para medir, por el efecto piezoeléctrico, las contracciones rítmicas del aparato digestivo.

Por ahora se ha probado en cerdos y se publica en Nature Biomedical Engineering. Los investigadores creen que este tipo de sensores, que se tragarían enrollados dentro de una cápsula degradable, permitirán diagnosticar trastornos digestivos que enlentecen los movimientos intestinales y producen, entre otras cosas, estreñimiento, así como ayudar a controlar la ingesta de alimentos en pacientes que estén en tratamiento por obesidad.

Para evitar las minúsculas baterías que suelen tener los sensores, se piensa en aprovechar el citado efecto piezoeléctrico o incluso el ácido estomacal para obtener energía que permita funcionar a los sensores durante periodos prolongados. “Tenemos que encontrar formas de alimentar durante más tiempo a estos sistemas tragables”, dice Giovanni Traverso, que colabora con Dagdeviren.

“Creemos que el tracto gastrointestinal proporciona una oportunidad única de alojar nuevos sistemas para la dosificación de medicamentos y sensores, y la obtención de energía es básica para que funcionen estos sistemas”.

Precisamente los sistemas de distribución interna de medicamentos mediante nanosistemas de todo tipo son el área que más interés despierta y la más antigua en este campo. Se definen como las tecnologías para hacer llegar el medicamento de forma controlada en el tiempo y sin efectos secundarios a su objetivo, y solo a su objetivo, en el cuerpo humano. Se puede usar la microelectrónica, pero también los virus, las bacterias, las nanopartículas y un amplio arsenal de herramientas que se espera que cambien la medicina en los próximos años.