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Biological Chemistry

Un parche de grafeno podría ayudar a los pacientes a controlar la diabetes

Un dispositivo portátil de doble función monitoriza el nivel de glucosa en el sudor y libera medicamentos a través de la piel

by Michael Torrice
March 25, 2016 | APPEARED IN VOLUME 94, ISSUE 13

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Credit: Hui Won Yun, Seoul National University/Nat. Nanotechnol.
A wearable patch combines glucose-sensing components (top) and a drug delivery system (bottom) to control blood glucose levels.
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Credit: Hui Won Yun, Seoul National University/Nat. Nanotechnol.
Un parche portátil combina componentes sensibles a la glucosa (arriba) y un sistema de administración de fármacos (abajo) para controlar los niveles de glucosa en sangre.

Algún día, un parche de grafeno portátil podría llegar a mantener los niveles adecuados de glucosa en sangre midiendo el azúcar en el sudor y liberando la dosis necesaria de medicamentos para la diabetes a través de la piel de las personas (Nat. Nanotechnol. 2016, DOI: 10.1038/nnano.2016.38).

El aparato acerca a los científicos al “deseado premio” dentro del cuidado de la diabetes: un método no invasivo para monitorizar y controlar los niveles de glucosa en sangre, escribe Richard Guy, de la Universidad de Bath, en una crónica sobre el trabajo.

Para el nuevo parche, los investigadores, liderados por Dae-Hyeong Kim de la Universidad Nacional de Seúl, decidieron detectar la glucosa en el sudor porque estudios previos demostraron que los niveles de glucosa en la transpiración coinciden con los de la sangre. Otros grupos también habían desarrollado dispositivos que pueden analizar biomoléculas en el sudor (C&EN, Feb. 1, pág 11).

El nuevo dispositivo utiliza capas del fluoropolímero Nafion para absorber el sudor y llevarlo hasta sus sensores, basados en grafeno modificado. El equipo dopó el grafeno con átomos de oro y lo funcionalizó con materiales electroquímicamente activos para permitir las reacciones necesarias para detectar la glucosa.

En los sensores de glucosa del parche, la enzima glucosa oxidasa reacciona con el azúcar generando peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), el cual, a través de una reacción electroquímica, obtiene corriente del grafeno dopado. Ésto produce una señal eléctrica proporcional a la cantidad de glucosa presente. El parche también contiene sensores de pH y de temperatura que ayudan a asegurar que las señales de los sensores de glucosa reflejan con precisión la concentración de azúcar en el sudor.

Cuando dos voluntarios sanos se pusieron el parche, la medida de los niveles de glucosa —incluyendo los picos después de las comidas— coincidía con la de un medidor de glucosa comercial. Para monitorizar estos niveles, el parche envía las señales de sus sensores a un dispositivo que las analiza y luego transmite los datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente.

Para liberar el medicamento, el parche tiene una matriz de microagujas de polímeros de 1 mm de altura que perforan la piel. Cada aguja está hecha de una mezcla del medicamento para la diabetes metformina y un polímero soluble, polivinilpirrolidona (povidona o PVP). Además,  las agujas están recubiertas con una capa de ácido tridecanoico. Una malla de oro y grafeno se sitúa sobre la matriz de agujas y sirve como calentador que puede fundir la cubierta de dichas agujas. Cuando el ácido tridecanoico se funde, la aguja se disuelve en la piel y libera su carga.

Los investigadores estudiaron este segundo componente aplicándolo en el estómago de ratones diabéticos. Una vez suministrada la metformina, los niveles elevados de glucosa en sangre se reducían al 50% en seis horas.

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Guy cree que la parte del sensor del parche está más cerca de un uso real que la parte del suministro del medicamento. Dice que para hacer ese suministro práctico los investigadores deben hacer que las microagujas sean lo más pequeñas posibles. Eso significa que deben encontrar un medicamento que sea efectivo en dosis bajas.

En cuanto al medio de detección de glucosa, Guy se pregunta con cuánta frecuencia tendrían los usuarios que calibrar los sensores para garantizar lecturas precisas. Aún así, él dice que el parche es una sorprendente prueba de concepto.


Traducción al español producida por Marta Isabel Gutiérrez-Jiménez de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.

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