La técnica mínimamente invasiva puede ayudar a extraer el líquido intersticial dérmico para aplicaciones de diagnóstico.

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Usando una serie de agujas diminutas que son casi demasiado pequeñas para verlas, los investigadores han desarrollado una técnica mínimamente invasiva para tomar muestras de un fluido corporal humano en gran parte inexplorado que podría proporcionar una nueva fuente de información para el monitoreo clínico de rutina y las pruebas de diagnóstico.

La información bioquímica sobre el cuerpo proviene más comúnmente del análisis de sangre; que representa solo el 6% de los fluidos corporales; pero también se puede encontrar información valiosa en otros fluidos corporales que tradicionalmente son difíciles de obtener.

Los investigadores ahora han desarrollado una forma de extraer el líquido intersticial dérmico (ISF), que circula entre las células de los tejidos corporales, utilizando una técnica simple a través de la piel que podría proporcionar un nuevo enfoque para estudiar los productos metabólicos de las células.

Obtiene biomarcadores de diagnóstico e identifica posibles toxinas absorbidas a través de la piel. Debido a que el líquido intersticial dérmico no se coagula como la sangre, la extracción basada en microagujas podría ofrecer un nuevo enfoque para el monitoreo continuo de la glucosa y otros indicadores clave de salud.

Los resultados de un ensayo en humanos sobre el muestreo ISF basado en microagujas se publican el 25 de noviembre en la revista. Ciencia Medicina Traslacional.

El estudio, realizado por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de Emory, fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud y Atención Médica Infantil de Atlanta.

El líquido intersticial se origina en la sangre y luego se escapa de los capilares para llevar nutrientes a las células de los tejidos del cuerpo. Debido a que el líquido intersticial está en comunicación directa con las células, debe tener información sobre los tejidos en sí más allá de lo que se puede medir al analizar la sangre. Esta técnica basada en microagujas podría proporcionar una forma mínimamente invasiva y sencilla de acceder a este líquido intersticial para que esté disponible para aplicaciones de investigación y diagnóstico médico.. “

Mark Prausnitz, profesor de Regents y presidente de J. Erskine Love Jr., Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular, Instituto de Tecnología de Georgia

ISF ha sido difícil de muestrear. Ya existen instrumentos permanentes para monitorear la glucosa en ISF, y otros investigadores han utilizado tubos implantados quirúrgicamente y ampollas creadas al vacío para extraer ISF a través de la piel, pero estas técnicas no son adecuadas para el uso de diagnóstico clínico de rutina.

Los investigadores, dirigidos por el primer autor Pradnya Samant, utilizaron un parche que contenía cinco microagujas sólidas de acero inoxidable que tenían una centésima de pulgada de largo.

Al presionar el parche en ángulo en la piel de 50 sujetos humanos, crearon microporos poco profundos que llegaban solo a la capa exterior de piel que contiene ISF.

Luego, los investigadores aplicaron una succión al área de piel que contiene los poros y obtuvieron suficiente ISF para hacer tres tipos de análisis. A modo de comparación, también tomaron muestras de sangre y obtuvieron ISF utilizando la técnica de blister más antigua.

Para determinar con precisión los biomarcadores disponibles en el ISF, los investigadores debían evitar que la sangre se mezclara con el ISF.

Aunque los vasos sanguíneos principales no existen en las capas externas de la piel, los capilares pueden dañarse por la inserción de las microagujas.

En sus estudios, los investigadores encontraron que si aumentaban lentamente la succión después de insertar las microagujas, podrían obtener líquido sin sangre.

El procedimiento de extracción general tomó aproximadamente 20 minutos para cada sujeto de prueba. El procedimiento fue bien tolerado por los voluntarios y los poros microscópicos se curaron rápidamente en un día, con mínima irritación.

El fluido extraído se analizó en la Universidad de Emory utilizando técnicas de cromatografía líquida y espectrometría de masas para identificar las especies químicas que contenía. En general, había alrededor de 10,000 compuestos únicos, la mayoría de los cuales también se encontraron en las muestras de sangre. Sin embargo, alrededor del 12% de las especies químicas no se encontraron en la sangre, y otras se encontraron en la ISF en niveles más altos que en la sangre.

“La piel es metabólicamente activa y está llena de células que están cambiando el líquido”, dijo Prausnitz. “Descubrimos que algunos de los compuestos eran exclusivos de la ISF, o estaban enriquecidos allí, y eso es lo que esperábamos encontrar”.

Si bien no se pudieron analizar todos los compuestos exclusivos de la ISF, el equipo de investigación identificó componentes de productos que se aplican a la piel; como lociones para las manos; y pesticidas que pueden entrar al cuerpo a través de la piel. Este descubrimiento podría sentar las bases para el uso de la técnica de microagujas para estudios dermatológicos y toxicológicos.

“Si desea observar lo que se acumula en la piel con el tiempo, esto puede proporcionar una forma de obtener información sobre ese tipo de exposiciones”, dijo Prausnitz. “Estos son materiales que pueden acumularse en los tejidos de nuestro cuerpo, pero no se encuentran en el torrente sanguíneo”.

Los investigadores también determinaron la farmacocinética de la cafeína y la farmacodinámica de la glucosa; ambas moléculas pequeñas -; de la ISF, lo que indica que esa información de biomarcadores dinámicos podría obtenerse de la técnica.

Esas mediciones sugirieron que ISF podría proporcionar un medio para monitorear continuamente dichos compuestos, aprovechando el hecho de que el líquido no se coagula.

“Nos alentó haber encontrado una buena correlación entre la glucosa en sangre y el líquido intersticial, lo que sugiere que podríamos tener un sistema de monitoreo continuo de glucosa basado en esta tecnología”, dijo Prausnitz. Un sistema basado en microagujas podría proporcionar una alternativa menos invasiva a los sensores de glucosa implantables existentes al permitir que los componentes de detección permanezcan en la superficie de la piel.

En investigaciones futuras, a Prausnitz le gustaría reducir el tiempo requerido para extraer el ISF y simplificar el proceso al eliminar la bomba de vacío. Un estudio adicional de los compuestos que se encuentran en el líquido también podría mostrar si tienen valor diagnóstico médico.

“Nos gustaría poner esta técnica basada en microagujas a disposición de la comunidad investigadora para que ISF esté disponible de forma rutinaria para su estudio”, dijo. “El líquido intersticial tisular podría ser una nueva fuente de biomarcadores que complementa las fuentes convencionales. Esta investigación proporciona un medio para estudiar esto más a fondo”.

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