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Investigadores desarrollan una ‘computadora en el hueso’

Un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona han desarrollado un dispositivo inalámbrico ultradelgado que crece hasta la superficie del hueso.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona han desarrollado un dispositivo inalámbrico ultradelgado que crece hasta la superficie del hueso y algún día podría ayudar a los médicos a controlar la salud y la curación de los huesos durante períodos prolongados.

Los dispositivos para el hueso inalámbricos algún día podrían usarse

Los dispositivos, llamados electrónica de superficie ósea, se describen en un artículo publicado el jueves en Nature Communications.

“Como cirujano, lo que más me entusiasma es utilizar las mediciones recopiladas con la electrónica de la superficie ósea para proporcionar algún día a mis pacientes atención ortopédica individualizada. Con el objetivo de acelerar la rehabilitación y maximizar la función después de lesiones traumáticas”, dijo el coautor principal del estudio, el Dr. David Margolis.

Las fracturas por fragilidad asociadas con afecciones como la osteoporosis representan más días en el hospital que los ataques cardíacos, el cáncer de mama o el cáncer de próstata. Aunque aún no se han probado ni aprobado para su uso en humanos, los dispositivos óseos inalámbricos algún día podrían usarse no solo para monitorear la salud, sino para mejorarla, dijo el coautor principal del estudio, Philipp Gutruf, profesor asistente de ingeniería biomédica y Craig M. Becario de la facultad Berge en la Facultad de Ingeniería.

“Poder monitorear la salud del sistema musculoesquelético es muy importante”, dijo Gutruf, quien también es miembro del Instituto BIO5 de la universidad. “Con esta interfaz, básicamente tiene una computadora en el hueso. Esta plataforma tecnológica nos permite crear herramientas de investigación para que los científicos descubran cómo funciona el sistema musculoesquelético y utilicen la información recopilada para beneficiar la recuperación y la terapia”.

La estructura del dispositivo en el hueso es tan gruesa como una hoja de papel

Debido a que los músculos están tan cerca de los huesos y se mueven con tanta frecuencia. Es importante que el dispositivo sea lo suficientemente delgado para evitar irritar el tejido circundante o que se desprenda, explicó Gutruf.

“La estructura delgada del dispositivo, aproximadamente tan gruesa como una hoja de papel, significa que puede adaptarse a la curvatura del hueso, formando una interfaz estrecha”, dijo Alex Burton, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica y co-primer autor del estudio. “Tampoco necesitan una batería. Esto es posible usando un método de transmisión de energía y comunicación llamado comunicación de campo cercano, o NFC, que también se usa en teléfonos inteligentes para pagos sin contacto”.

El adhesivo cerámico crece hasta convertirse en hueso

Las capas externas de huesos se desprenden y se renuevan al igual que las capas externas de la piel. Entonces, si se usara un adhesivo tradicional para unir algo al hueso, se caería después de unos pocos meses. Para abordar este desafío, el coautor del estudio y miembro del Instituto BIO5, John Szivek, profesor de cirugía ortopédica e ingeniería biomédica, desarrolló un adhesivo que contiene partículas de calcio con una estructura atómica similar a las células óseas, que se utiliza para asegurar la electrónica de la superficie ósea a el hueso.

“Básicamente, el hueso cree que el dispositivo es parte de él y crece hasta el sensor mismo”, dijo Gutruf. “Esto le permite formar una unión permanente con el hueso y tomar medidas durante largos períodos de tiempo”.

Esto podría ser particularmente útil en pacientes con afecciones como la osteoporosis

Por ejemplo, un médico podría conectar el dispositivo a un hueso roto o fracturado para controlar el proceso de curación. Esto podría ser particularmente útil en pacientes con afecciones como la osteoporosis, ya que con frecuencia sufren refracturas. Saber qué tan rápido y qué tan bien se está curando el hueso también podría informar las decisiones de tratamiento clínico, como cuándo quitar el hardware temporal como placas, varillas o tornillos.

A algunos pacientes se les recetan medicamentos diseñados para acelerar la curación ósea o mejorar la densidad ósea, pero estas recetas pueden tener efectos secundarios. La monitorización estrecha de los huesos permitiría a los médicos tomar decisiones más informadas sobre los niveles de dosificación de los medicamentos.

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