Solo en España se calcula que alrededor de 90.000 personas están diagnosticadas de diabetes tipo 1, siendo uno de cada 10 casos, frente a las altas tasas de la de tipo 2. Mientras se desarrollan curas definitivas, quienes la padecen requieren de un control estricto de las dosis de insulina para evitar bajadas de azúcar o hipoglucemias por lo que una tecnología autónoma podría simplificar su vida. De ahí que estén surgiendo aplicaciones diseñadas en España o dispositivos electrónicos con los que ayudar a estos pacientes.
Científicos de ETH Zurich han desarrollado un prototipo implantable que ejerce como un órgano más para suministrar insulina cuando sea necesario, al mismo tiempo que su batería se va alimentando del exceso de azúcar en sangre para generar electricidad. El sistema se ha probado con éxito en ratones, bajando el azúcar en la sangre a un nivel normal, según explican sus responsables.
"Muchas personas, especialmente en las naciones occidentales industrializadas, consumen más carbohidratos de los que necesitan en la vida cotidiana", explica Martin Fussenegger del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas de ETH Zurich. Esta dieta calórica es la responsable en muchos casos de la obesidad, diabetes y las enfermedades cardiovasculares que sufren estas sociedades. "Esto nos dio la idea de utilizar este exceso de energía metabólica para producir electricidad para alimentar dispositivos biomédicos", añade.
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La comunidad médica lleva tiempo persiguiendo nuevas técnicas para tratar estas enfermedades y otras que requieren pinchazos de forma periódica. El MIT propuso el año pasado píldoras robóticas para suministrar los medicamentos a través del aparato digestivo. Otro ejemplo es un máquina canadiense capaz de escanear los dedos para analizar la glucosa en sangre. El sistema diseñado por ETH Zurich abarcaría todo el tratamiento habitual.
Una bolsita de té
Para quienes no estén familiarizados con la diabetes de tipo 1, el cuerpo de estas personas no es capaz de producir insulina por sí solo, por lo que es necesario suministrar de forma artificial la hormona al paciente. Esto se puede conseguir con bombas que se conectan al cuerpo, pero que dependen de baterías recargables en muchos casos.
Una persona mide su glucosa en sangre.
Por lo tanto, una ventaja significativa para la calidad de estas personas pasaría por el desarrollo de un implante permanente dentro del cuerpo, como un marcapasos que sustituya el proceso que debería hacer el organismo y que no necesite recambios, valiéndose de los recursos de la propia biología para funcionar ininterrumpidamente.
Para ello, el equipo dirigido por Martin Fussenegger ha desarrollado una celda de combustible que se implanta en el cuerpo y genera electricidad a partir del exceso de glucosa en la sangre. El dispositivo tiene un aspecto similar al de una bolsa de té, debido a una tela recubierta con alginato que lo hace biocompatible.
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El alginato es un producto a base de algas que está aprobado para usos médicos y que permite que el circuito sea implantable bajo la piel de los pacientes. Absorbe fluidos corporales, al mismo tiempo que deja pasar la glucosa hasta la celda de combustible interna.
Dentro de esa apariencia de bolsa de té se esconde un ánodo hecho de nanopartículas a base de cobre creado expresamente para este experimento. El electrodo se encarga de dividir la glucosa en ácido glucónico y protones capaces de generar electricidad.
Control automático
Así se pone en funcionamiento el circuito eléctrico que se ocupa de varias tareas. El proceso comienza con la detección del exceso de glucosa y el sistema comienza a generar energía. En segundo lugar, la pila de combustible se acopla a una cápsula que contiene células beta artificiales que permiten la producción y secreción de insulina cuando es necesario.
Es el propio sistema el que gestiona esa inyección de insulina y mide los niveles marcados por el especialista para cada paciente. "Como resultado, el azúcar en la sangre baja a un nivel normal. Una vez que cae por debajo de cierto valor umbral, la producción de electricidad e insulina se detiene", afirman los responsables de la investigación.
Esquema del implante para diabéticos
La electricidad producida dentro del cuerpo del paciente tiene un segundo uso, parte de esa energía puede servir para que el sistema implantado se comunique con dispositivos externos, como un teléfono inteligente. De esta manera, los usuarios controlan y ajustan su tratamiento a través de una aplicación desde el móvil.
También los médicos podrían acceder a él de forma remota y hacer ajustes. Una vez aplicados los controles, "el sistema regula de forma autónoma los niveles de insulina y glucosa en sangre y podría usarse para tratar la diabetes en el futuro", dice Fussenegger.
Parche para monitorizar la diabetes
El proyecto, aunque demostrado en animales, ha llegado a un punto de inflexión en el que necesita del apoyo económico de otras empresas o instituciones para seguir con la investigación y convertirlo en un producto comercializable. "Llevar un dispositivo de este tipo al mercado está mucho más allá de nuestros recursos financieros y humanos", dice Fussenegger.
El equipo de investigación lleva años tras el desarrollo de este dispositivo médico, a la vez que ha trabajado en otros proyectos como implantes para captar ondas cerebrales o sistemas que puede combatir la obesidad detectando cuándo hay demasiada grasa en la sangre de una persona, momento en el que liberarían una hormona para saciar al individuo y que coma menos.