N-DOVAD (Nano-Chip Detector
of Vascular Disorders)
Significado
en español: Nanochip Detector de Trastornos Vasculares
Resumen
N-DOVAD
es un nanochip que detecta los trastornos vasculares, dígase hemorragias de
carácter interno en pacientes del área de urgencias y que requieran atenciones
quirúrgicas. El Nanochip es construido con una pastilla de cobre dentro de una
cápsula de poliuretano súper-resistente y tiene incluido un nano motor
magnético no invasivo, más dos nano sensores: un sensor de presión y un sensor
químico. Mide aproximadamente de 5-6 µm (micras) que es el equivalente a 6000
nm (nanómetros) incluso más pequeño que un eritrocito que mide aprox. 7.5 µm.
Este capta las señales de los cambios sanguíneos y el lugar del trastorno, la
computadora en el nano chip evalúa los daños vasculares, las sustancias
normales y anormales en la sangre y da los posibles causantes de dichos
trastornos, el tiempo probable de vida sin rápida atención y la ubicación de
cada trastorno, las procesa y envía mediante el otro sensor que responde a
sonidos acústicos exteriores los datos (lógicamente en binario) hasta la
N-DOVAD APP que recibe el código y la transfiere a un lenguaje entendible para
el paramédico, médico u oficial de soporte vital pueda manejarlo y saber qué
hacer en el menor tiempo posible. El App muestra una imagen en dos dimensiones
del cuerpo humano, marca la trayectoria del N-DOVAD y presenta los daños
vasculares, una estadística de cuánto fluido se está perdiendo y si hay daño en
algún órgano vital. El N-DOVAD debe ser inyectado por intravenosa con solución
salina de 5 cc, y es excretado por la orina.
Antecedentes
Los "nanofiltros" fabricados en chips de
silicona, con poros que oscilan entre rangos de 5 y 100 nanómetros se están
utilizando para separación de moléculas, transporte y entrega controlada de
fármacos, inmunoaislamiento de células y para el transporte y caracterización
del DNA. (1)
El nanomotor, el equipo de la profesora Donglei Emma Fanhan
diseñado un nanomotor ultrarrápido y de larga duración. Se trata de un
mecanismo en tres piezas (un electrodo, un imán y un pequeño tubo giratorio que
sirve para dispersar la sustancia en cuestión (microelectrodo)) que puede
moverse fácilmente en el interior de un líquido y que mezcla y distribuye con
facilidad compuestos bioquímicos como insulina o medicamentos. Es capaz de
funcionar durante 15 horas seguidas, moviéndose a una velocidad de 18.000
rotaciones por minutos, la misma velocidad que alcanzan los motores de un
avión. (2)
Justificación
Los paramédicos son profesionales de la salud, de
atención de emergencias médicas y desastres, los cuales responden y atienden
emergencias médicas y de trauma en el ambiente prehospitalario. Su trabajo
comprende la suma de acciones y decisiones necesarias para prevenir la muerte o
cualquier discapacidad futura del paciente durante una crisis de salud o
urgencia. También, los paramédicos deben mantener la vida de la persona hasta
llegar al hospital, si es que lo requiere.
Al nivel prehospitalario uno de los signos más difíciles
de identificar y cuyo diagnóstico en la mayoría de los casos es el más lento,
son las hemorragias internas. Cabe destacar que a nivel prehospitalario uno de
los factores que más inciden en la rápida muerte de las personas accidentes en
un 30 a 40 % son las hemorragias internas. Esto es debido al tiempo que le
lleva al asistente de salud la interpretación de los signos y síntomas que se
derivan de los traumas ocasionados por accidentes y situaciones de urgencias,
es probable que el tratamiento que se le aplique a la persona no sea el más
adecuado, ya que el cuerpo de ayuda no puede ver dichos traumas internos que se presentan en cada caso.
Uno de los logros que se espera es agilizar el
diagnóstico de las hemorragias internas y su tratamiento a nivel
prehospitalario y así disminuir las tasas de mortalidad en dicho ambiente.
Propósitos
del proyecto
Con
la creación del N-DOVAD esperamos disminuir el trabajo de los
paramédicos, o sea, que en el menor tiempo puedan diagnosticar las hemorragias
internas y aplicarle el correcto tratamiento a la persona para que así llegue
con vida al hospital, reduciendo el número de muertes a nivel prehospitalario
por la tardía diagnosticación de una hemorragia interna o por el incorrecto
tratamiento aplicado debido al no reconocimiento de esta.
Componentes
del N-DOVAD
El
nanochip está formado por una pastilla de chip nanotecnológica, con un nanomotor
y un nanosensor integrado, este medirá aproximadamente 10 micras (un poco más
grande que un eritrocito que mide 7.5).
· Un nanomotor
magnético que es controlado magnéticamente desde el exterior, es
no invasivo y no usa combustible, ya que, en su diseño posee hélices
construidas a partir de SiO2 (Sílice o Dióxido de Silicio) y recubierta por un
material magnético (Hierro o Cobre). Las hélices son quienes van a generar el
empuje lo suficientemente grande para superar la fuerza de arrastre generada
por las células sanguíneas.
Todo el
cuerpo del nanomotor, excepto las hélices, está cubierto por titanio, ya que
este es un material duro, ligero y resistente, que además se puede fabricar con
precisión asegurando las dimensiones deseadas. (3)
· Dos nanosensores
integrados que detectarán los trastornos vasculares (hemorragias internas) de
pacientes en situaciones vitales. Un primer sensor de presión que determina los
cambios de volumen y velocidad de la presión y las células sanguíneas, y un
segundo sensor químico sensible a los sonidos acústicos del exterior que
mandará los datos que capte en forma de código binario y será interpretado por
la App en el dispositivo que controlará el paramédico u oficial de soporte
vital.
·
N-DOVAD App software médico diseñado para ser capaz
de entender las señales de ultrasonido realizada por los sensores. En esta se
presentará una imagen en dos dimensiones del cuerpo humano, marcará la
trayectoria del N-DOVAD y presentará los daños vasculares, una estadística de
cuánto fluido se está perdiendo y si hay daño en algún órgano vital.
Proceso
Este
nanochip será introducido por una inyección de solución salina de 5 cc por la
vía intravenosa que viajará a través del torrente sanguíneo examinando los
vasos sanguíneos hasta determinar dónde está la hemorragia, guiándose por los
gradientes de presión y volumen en la sangre. Cuando la presión o las células
sanguíneas presenten un comportamiento anormal o inadecuado, el N-DOVAD se
detendrá unos mm antes de la abertura causante de la hemorragia, sacará sus
hélices para no ser arrastrado junto con las células y luego se acercará poco a
poco hacia la abertura, cuando esté allí , activará su sensor e iniciará el
escaneo, mediante el cual podrá determinar en menor tiempo cuáles
trastornos vasculares o traumas presenta el paciente, los cuales serán
visualizados en el exterior a través de un dispositivo (Tablet) con una
aplicación con el mismo nombre (N-DOVAD App), después que el N-DOVAD recorra
todos los vasos sanguíneos, aproximadamente en 5 minutos y haya
finalizado, será expulsado por la orina, cuando este haya sido expulsado,
le mandará una señal al asistente de salud, avisando que fue expulsado, para
luego proceder a su desactivación.
¿Por
qué el N-DOVAD no será atacado por las células del sistema inmune?
Para evitar que el N-DOVAD sea atacado por el cuerpo vamos a recubrirlo con titanio, gracias a una característica distintiva de este y es que no se ioniza. Los metales, al entrar en contacto con fluidos biológicos, captan oxígeno, se oxidan y sufren un proceso de ionización. Esta oxidación produce que la capa atómica más externa de ese metal sufra cambios que alteran su unión con la siguiente capa de átomos no oxidados, por lo que se desprenden, siendo oxidada a continuación la siguiente capa de átomos y repitiendo el proceso de liberación del metal ionizado. Estos iones son inestables y para restablecer su estabilidad se unen a proteínas del huésped, creando un complejo metal-proteína que es reconocido erróneamente por el organismo como un antígeno invasor (como una bacteria o un virus) y desencadena una reacción del sistema inmunológico para defenderse del mismo. Los linfocitos empiezan a multiplicarse para combatir al supuesto invasor.
Para evitar que el N-DOVAD sea atacado por el cuerpo vamos a recubrirlo con titanio, gracias a una característica distintiva de este y es que no se ioniza. Los metales, al entrar en contacto con fluidos biológicos, captan oxígeno, se oxidan y sufren un proceso de ionización. Esta oxidación produce que la capa atómica más externa de ese metal sufra cambios que alteran su unión con la siguiente capa de átomos no oxidados, por lo que se desprenden, siendo oxidada a continuación la siguiente capa de átomos y repitiendo el proceso de liberación del metal ionizado. Estos iones son inestables y para restablecer su estabilidad se unen a proteínas del huésped, creando un complejo metal-proteína que es reconocido erróneamente por el organismo como un antígeno invasor (como una bacteria o un virus) y desencadena una reacción del sistema inmunológico para defenderse del mismo. Los linfocitos empiezan a multiplicarse para combatir al supuesto invasor.
Pero el
titanio no hace esto. Su primera capa de átomos se oxida, pero esto no altera
en absoluto su fuerte unión a la segunda capa de átomos permanecen estables en su
posición, por tanto ningún átomo ionizado es desprendido y esto lo hace
invisible para los sistemas de defensa biológicos. Todo esto trae como
consecuencia que el titanio sea un metal biocompatible, ya que los tejidos del
organismo toleran su presencia y no desencadenan reacciones el sistema
inmunitario. (4)
Expulsión
del dispositivo: Excreción
Luego
de haber finalizado todo el recorrido por el sistema circulatorio, el N-DOVAD,
dará una última vuelta en modo pasivo, por lo tanto al llegar a los riñones a
través de la arteria Renal, llegará a las Nefronas, las cuales son las unidades
de filtración de los riñones, estas van a extraer de manera sencilla el N-DOVAD
por el proceso de filtración, ya que al estar en modo pasivo no pondrá ninguna
resistencia, uniéndose así con las demás sustancias nocivas (Ej. urea,
electrolitos y demás fármacos) del cuerpo y excretada ya como parte de la orina
a la vejiga y luego ser expulsado del cuerpo. (4)
Bibliografía
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1.
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Uría JGV. SciELO. [Online].; 2005
[cited 2017 Mayo 11. Available from: http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0004-06142005000900001.
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2.
|
Benavente RP. El Confidente. [Online].; 2014 [cited 2017
Mayo 20. Available from: http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2014-05-25/este-es-el-nanomotor-mas-pequeno-del-mundo_135700/.
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3.
|
Abul K. Abbas AHLSP. Inmulogia celular y molecular. In.:
EL SEVIER; 2015. p. 365-369.
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4.
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Clearinghouse ENKaUDI. National
Institute of Diabetes and Digestive and Kedney Diseases. [Online]. [cited 2017 abril 27. Available from: https://goo.gl/Th7nTc.
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