La glucemia suele medirse mediante métodos invasivos que implican la punción de pequeñas agujas en la piel. Sin embargo, las personas con diabetes deben controlar sus niveles de glucosa varias veces al día. Este uso repetido de agujas resulta incómodo y puede aumentar el riesgo de infecciones.
Un nuevo estudio realizado por investigadores del Departamento de Instrumentación y Física Aplicada (IAP) del Instituto Indio de Ciencias (IISc) ofrece una solución alternativa a través de una técnica llamada detección fotoacústica. El trabajo se publica en la revista Science Advances .
En esta técnica, al incidir un rayo láser sobre tejido biológico, los componentes tisulares absorben la luz y este se calienta ligeramente (menos de 1°C). Esto provoca que el tejido se expanda y contraiga, creando vibraciones que detectores sensibles pueden captar como ondas ultrasónicas. Los diferentes materiales y moléculas del tejido absorben distintas cantidades de luz incidente a distintas longitudes de onda, creando “huellas dactilares” individuales en las ondas sonoras emitidas. Cabe destacar que este procedimiento no daña la muestra de tejido en estudio.
En el estudio actual, el equipo aprovechó este enfoque para medir la concentración de una sola molécula, concretamente la glucosa. Utilizaron luz polarizada, una onda de luz que oscila solo en una dirección específica. Las gafas de sol, por ejemplo, reducen el deslumbramiento al bloquear las ondas de luz que oscilan en ciertas direcciones.
La glucosa es una molécula quiral, lo que significa que presenta una asimetría estructural inherente que provoca que la luz polarizada rote su orientación de oscilación al interactuar con ella. Sorprendentemente, el equipo descubrió que la intensidad de las ondas sonoras emitidas cambiaba al modificarse la orientación de la luz polarizada que interactuaba con la glucosa en la solución.
“En realidad, no sabemos por qué cambia la señal acústica al modificar el estado de polarización. Pero podemos establecer una relación entre la concentración de glucosa y la intensidad de la señal acústica en una longitud de onda específica”, explica Jaya Prakash, profesora adjunta del IAP y autora correspondiente del estudio.
La glucosa rota la luz polarizada, y esta rotación aumenta con la concentración, lo que se refleja en la intensidad de la señal acústica. Por lo tanto, medir la intensidad de la señal acústica permitió a los investigadores calcular la concentración de glucosa a la inversa.
Los investigadores lograron estimar la concentración de glucosa en soluciones acuosas y séricas, así como en cortes de tejido animal, con una precisión casi clínica. También lograron medir con precisión la concentración de glucosa a diferentes profundidades del tejido.
“Si conocemos la velocidad del sonido en este tejido, podemos usar los datos de series temporales para mapear nuestras señales acústicas a la profundidad de la que provienen”, explica Swathi Padmanabhan, estudiante de doctorado y primera autora del artículo. Dado que las ondas sonoras no se dispersan mucho dentro del tejido, los investigadores pudieron obtener mediciones precisas a diversas profundidades del tejido.
El equipo también realizó un estudio piloto en el que utilizó el sensor para rastrear las concentraciones de glucosa en sangre de un participante sano antes y después de las comidas durante tres días. Encontrar la configuración adecuada para este experimento fue todo un reto. Actualmente, la fuente láser que utilizamos debe generar pulsos de nanosegundos muy pequeños, por lo que es cara y voluminosa. Necesitamos hacerla más compacta para poder usarla en la práctica clínica. Mis compañeros de laboratorio ya han empezado a trabajar en ello, afirma Padmanabhan.
Los autores creen que, en teoría, esta técnica puede funcionar con cualquier molécula quiral modificando la longitud de onda de la luz. En el estudio, también pudieron estimar la concentración de naproxeno —un fármaco de uso común para el dolor y la inflamación leves— en una solución de etanol. Dado que muchos fármacos de uso común son de naturaleza quiral, esta técnica puede tener amplias aplicaciones en la atención médica y el diagnóstico.
Fuente: Medical Xpress.
