Investigadores diseñan una "bacteria en un chip" que detecta problemas digestivos

"El nuevo sistema está equipado con bacterias modificadas genéticamente con objeto de diagnosticar hemorragias en el estómago y otros problemas gastrointestinales", explica Phillip Nadeau, uno de los autores. El dispositivo tiene forma de cilindro y mide 3,8 centímetros de longitud.

En el desarrollo se ha realizado un enfoque de ‘bacteria en un chip’. Según detalla Sinc, este concepto combina sensores hechos de células vivas con componentes electrónicos de muy baja potencia, que convierte la respuesta bacteriana en una señal inalámbrica que se puede leer en un teléfono inteligente en tiempo real. También se utiliza para responder a estímulos como contaminantes ambientales o marcadores de enfermedades.

“Nuestra idea fue empaquetar células bacterianas dentro del dispositivo", dice Nadeau. "Las células quedan atrapadas y viajan con el sensor mientras pasa por el estómago”. En su demostración inicial, los científicos se centraron en la hemorragia en el tracto gastrointestinal en cerdos. Diseñaron una cepa probiótica de E. coli para expresar un circuito genético que hace que las bacterias emitan luz cuando se encuentran con el hemo, un componente de la sangre.

Android para analizar los datos

Para ello, colocaron las bacterias en cuatro pozos del sensor, cubierto por una membrana semipermeable que permite que las pequeñas moléculas del entorno se difundan a través de ellas. Debajo de cada pozo se sitúa un fototransistor que puede medir la cantidad de luz producida por las células bacterianas y transmitir la información a un microprocesador que envía una señal inalámbrica a un ordenador o a un móvil. Además, construyeron una aplicación de Android que se puede utilizar para analizar los datos.

El sensor cilíndrico requiere aproximadamente 13 microvatios de potencia. Está equipado con una batería de 2,7 voltios, que, según los investigadores, podría alimentar el dispositivo durante aproximadamente un mes y medio de uso continuo. También podría ser mantenido por una célula voltaica sostenida por fluidos ácidos en el estómago, usando una tecnología que Nadeau y Anantha Chandrakasan –otro de los autores– desarrollaron previamente.

Cuando los científicos probaron el sensor ingerible en cerdos demostraron que podía determinar correctamente si había sangre en el estómago. Según Nadeau, este dispositivo podría implementarse para un solo uso o para permanecer en el tracto digestivo durante varios días o semanas, enviando señales continuas.

Actualmente, si se sospecha que los pacientes están sangrando por una úlcera gástrica, deben someterse a una endoscopia para diagnosticar el problema, que a menudo requiere sedación.

Eludir pruebas innecesarias

La finalidad del nuevo procedimiento, señalan los investigadores, “es eludir pruebas innecesarias, ya que el diagnóstico podría realizarse con solo ingerir la cápsula y, en un período relativamente corto de tiempo, se sabría si hay o no hemorragia”.

Para su utilización en pacientesr, los autores están estudiando –además de la reducción del tamaño del sensor– su posible uso en otras afecciones gastrointestinales aparte de las hemorragias.

En este sentido, han adaptado sensores para detectar otras dos moléculas, aunque aún no los han probado en animales. Uno de ellos detecta un ion que contiene azufre llamado tiosulfato, relacionado con la inflamación, que podría usarse para controlar a los pacientes con enfermedad de Crohn y otras afecciones inflamatorias. El otro rastrea una molécula de señalización bacteriana llamada AHL y puede servir como marcador de infecciones gastrointestinales.