Imagina un sensor médico tan pequeño como un grano de sal, que es implantable ya que puede colocarse dentro del cuerpo con solo una aguja. Eso es exactamente lo que ha logrado un grupo de científicos de la Universidad de Columbia. Su creación se llama “mote”, un diminuto dispositivo que detecta la temperatura corporal en tiempo real y de forma completamente inalámbrica.
El mote mide menos de 0.1 mm³ y puede ser implantado con técnicas mínimamente invasivas. Además, no necesita baterías porque se alimenta con ultrasonido, un tipo de onda que ya se usa en ecografías médicas. Este increíble avance fue publicado en la revista científica Science Advances.
¿Cómo funciona este mote increíble?
Este diminuto dispositivo, llamado mote implantable, funciona como un sensor inalámbrico que detecta la temperatura dentro del cuerpo en tiempo real. Aunque mide menos de 0,1 mm³, es una verdadera maravilla tecnológica.
Tiene dos partes principales:
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Un chip sensor de temperatura: Este chip fue diseñado especialmente para consumir muy poca energía. A pesar de su tamaño, es capaz de medir con alta precisión la temperatura corporal justo en el sitio donde está implantado.
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Un transductor piezoeléctrico a microescala: Este componente actúa como un pequeño conversor de energía. Toma las ondas ultrasónicas que llegan desde el exterior y las transforma en electricidad.
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¿Cómo se activa este mote dentro del cuerpo?
El proceso comienza con un generador de ultrasonido convencional, como los que ya se usan en hospitales. Este equipo envía ondas ultrasónicas al cuerpo, sin necesidad de cables ni baterías internas.
Cuando estas ondas llegan al mote, el transductor piezoeléctrico las absorbe y convierte en energía eléctrica. Esta energía es la que permite que el chip del mote se active y empiece a medir la temperatura corporal.
Una vez que el chip mide la temperatura, el mote envía los datos de regreso usando las mismas ondas ultrasónicas. Es decir, hay una comunicación de doble vía totalmente inalámbrica entre el mote y el generador de ultrasonido. Este sistema no solo es eficiente, sino que también permite obtener lecturas en tiempo real y sin interferencias.
¿Qué hicieron en el estudio?
Para probar su invento, los investigadores inyectaron el mote en ratones vivos. Colocaron el dispositivo tanto en el cerebro como en la pierna de los animales. Durante los experimentos, el mote fue capaz de medir la temperatura con una precisión de ±0.2°C.
Incluso pudo detectar aumentos térmicos causados por neuroestimulación con ultrasonido. Por ejemplo, registró subidas de hasta 0.77°C durante el tratamiento. Esto demostró que el dispositivo es capaz de monitorear cambios térmicos muy pequeños desde dentro del cuerpo.
¿Por qué es esto tan importante?
La temperatura corporal es una señal vital que puede indicar infecciones, inflamaciones o efectos secundarios de tratamientos médicos. Sin embargo, medirla con precisión dentro del cuerpo suele requerir cirugías invasivas o grandes sensores externos.
Este nuevo mote ofrece una alternativa: pequeño, preciso, inalámbrico y fácil de implantar. Además, puede utilizarse en zonas muy específicas, como el cerebro o los órganos internos. Esto lo convierte en una herramienta ideal para la medicina personalizada del futuro.
Además, este tipo de tecnología puede adaptarse en el futuro para medir otros parámetros como niveles de glucosa, presión o incluso detectar infecciones tempranas.
¿Qué aplicaciones podría tener?
Los investigadores afirman que este mote podría ser usado para muchas cosas más. Por ejemplo:
- Monitorear la eficacia de terapias por ultrasonido focalizado, como las que se usan contra el cáncer.
- Observar cambios térmicos en tiempo real durante cirugías o tratamientos con láser.
- Medir otros parámetros fisiológicos, como pH, glucosa o niveles de oxígeno en el futuro.
También podría permitir la detección distribuida, es decir, implantar varios motes en diferentes zonas del cuerpo. Así se podría tener un mapa térmico interno y detallado del paciente, en tiempo real.
¿Qué sigue para esta tecnología?
Aunque los resultados son prometedores, los científicos aún tienen varios desafíos por delante. Entre ellos:
- Probar el dispositivo en humanos, algo que requerirá tiempo y aprobaciones regulatorias.
- Expandir su capacidad para medir otros signos vitales además de la temperatura.
- Optimizar la comunicación y el diseño del mote, para que sea aún más eficiente.
También esperan que esta tecnología se integre con otras herramientas médicas, como robots quirúrgicos o sistemas de imágenes médicas. Esto permitiría crear un sistema completo de monitoreo interno en tiempo real, nunca antes visto.
Conclusión
Este estudio marca un hito en la tecnología médica al demostrar que es posible monitorear la temperatura interna del cuerpo con dispositivos ultra pequeños y mínimamente invasivos. Gracias a su diseño inalámbrico y su alimentación mediante ultrasonido, el mote implantable es ideal para aplicaciones donde se necesita alta precisión, biocompatibilidad y tamaño reducido.
Su funcionamiento exitoso en modelos animales demuestra un alto potencial clínico, especialmente en tratamientos térmicos, neuroestimulación y detección de inflamaciones. Además, puede integrarse fácilmente con equipos de ultrasonido convencionales, facilitando su uso en hospitales.
En resumen, este avance ofrece una nueva herramienta para el diagnóstico y la medicina personalizada, mejorando la capacidad médica para detectar y responder a cambios fisiológicos en tiempo real.
- Shi, C., -Pavlovsky, A., Lee, S. A., Costa, T., Elloian, J., Konofagou, E. E., & Shepard, K. L. (2021). Application of a sub–0.1-mm3 implantable mote for in vivo real-time wireless temperature sensing. Science Advances, 7(19), eabf6312.