Almacenamiento de información médica debajo de la superficie de la piel.

Un tinte especializado, administrado junto con una vacuna, podría permitir el almacenamiento «en el paciente» del historial de vacunación. Anne Trafton | Oficina de noticias del MIT

Leyenda : Los ingenieros del MIT han desarrollado una forma de almacenar información médica debajo de la piel, utilizando un tinte de punto cuántico que se administra, junto con una vacuna, mediante un parche de microagujas. El tinte, que es invisible a simple vista, se puede leer más tarde con un teléfono inteligente especialmente adaptado. Créditos : Imagen: Second Bay Studios

Cada año, la falta de vacunación provoca alrededor de 1,5 millones de muertes evitables, principalmente en países en desarrollo. Un factor que dificulta las campañas de vacunación en esos países es que hay poca infraestructura para almacenar registros médicos, por lo que a menudo no hay una manera fácil de determinar quién necesita una vacuna en particular.

Los investigadores del MIT han desarrollado una forma novedosa de registrar el historial de vacunación de un paciente: almacenar los datos en un patrón de tinte, invisible a simple vista, que se administra debajo de la piel al mismo tiempo que la vacuna.

“En áreas donde las tarjetas de vacunación de papel a menudo se pierden o no existen, y las bases de datos electrónicas son desconocidas, esta tecnología podría permitir la detección rápida y anónima del historial de vacunación del paciente para garantizar que todos los niños estén vacunados”, dice Kevin McHugh, un ex postdoctorado del MIT que ahora es profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Rice.

Los investigadores demostraron que su nuevo tinte, que consiste en nanocristales llamados puntos cuánticos, puede permanecer durante al menos cinco años debajo de la piel, donde emite luz infrarroja cercana que puede ser detectada por un teléfono inteligente especialmente equipado.

McHugh y el ex científico visitante Lihong Jing son los autores principales del estudio , que aparece hoy en Science Translational Medicine . Ana Jaklenec, científica investigadora del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, y Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch del MIT, son los autores principales del artículo.

Un registro invisible

Hace varios años, el equipo del MIT se propuso diseñar un método para registrar la información de vacunación de una manera que no requiera una base de datos centralizada u otra infraestructura. Muchas vacunas, como la vacuna contra el sarampión, las paperas y la rubéola (MMR), requieren múltiples dosis espaciadas en ciertos intervalos; sin registros precisos, es posible que los niños no reciban todas las dosis necesarias.

“Para estar protegido contra la mayoría de los patógenos, se necesitan varias vacunas”, dice Jaklenec. «En algunas áreas del mundo en desarrollo, puede ser muy difícil hacer esto, ya que faltan datos sobre quién ha sido vacunado y si necesita inyecciones adicionales o no».

Para crear un registro médico descentralizado «en el paciente», los investigadores desarrollaron un nuevo tipo de puntos cuánticos basados ​​en cobre, que emiten luz en el espectro del infrarrojo cercano. Los puntos tienen sólo unos 4 nanómetros de diámetro, pero están encapsulados en micropartículas biocompatibles que forman esferas de unas 20 micras de diámetro. Esta encapsulación permite que el tinte permanezca en su lugar, debajo de la piel, después de ser inyectado.

Los investigadores diseñaron su tinte para ser administrado por un parche de microagujas en lugar de una jeringa y aguja tradicionales. Estos parches ahora se están desarrollando para administrar vacunas contra el sarampión, la rubéola y otras enfermedades, y los investigadores demostraron que su tinte se podría incorporar fácilmente a estos parches.

Las microagujas utilizadas en este estudio están hechas de una mezcla de azúcar soluble y un polímero llamado PVA, así como el tinte de punto cuántico y la vacuna. Cuando el parche se aplica a la piel, las microagujas, que miden 1,5 milímetros de largo, se disuelven parcialmente y liberan su carga útil en aproximadamente dos minutos.

Al cargar selectivamente micropartículas en microagujas, los parches producen un patrón en la piel que es invisible a simple vista, pero que se puede escanear con un teléfono inteligente al que se le ha quitado el filtro de infrarrojos. El parche se puede personalizar para imprimir diferentes patrones que se correspondan con el tipo de vacuna administrada.

“Es posible que algún día este enfoque ‘invisible’ pueda crear nuevas posibilidades de almacenamiento de datos, biosensores y aplicaciones de vacunas que podrían mejorar la forma en que se brinda la atención médica, particularmente en el mundo en desarrollo”, dice Langer.

Effective immunization

Tests using human cadaver skin showed that the quantum-dot patterns could be detected by smartphone cameras after up to five years of simulated sun exposure.

The researchers also tested this vaccination strategy in rats, using microneedle patches that delivered the quantum dots along with a polio vaccine. They found that those rats generated an immune response similar to the response of rats that received a traditional injected polio vaccine.

“This study confirmed that incorporating the vaccine with the dye in the microneedle patches did not affect the efficacy of the vaccine or our ability to detect the dye,” Jaklenec says.

The researchers now plan to survey health care workers in developing nations in Africa to get input on the best way to implement this type of vaccination record keeping. They are also working on expanding the amount of data that can be encoded in a single pattern, allowing them to include information such as the date of vaccine administration and the lot number of the vaccine batch.

Los investigadores creen que los puntos cuánticos son seguros de usar de esta manera porque están encapsulados en un polímero biocompatible, pero planean hacer más estudios de seguridad antes de probarlos en pacientes.

«El almacenamiento, acceso y control de registros médicos es un tema importante con muchos enfoques posibles», dice Mark Prausnitz, presidente de ingeniería química y biomolecular en Georgia Tech, que no participó en la investigación. «Este estudio presenta un enfoque novedoso en el que el paciente almacena y controla el historial médico dentro de la piel del paciente de una manera mínimamente invasiva y elegante».

La investigación fue financiada por la Fundación Bill y Melinda Gates y la Beca de Apoyo (núcleo) del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer. Otros autores del artículo incluyen a Sean Severt, Mache Cruz, Morteza Sarmadi, Hapuarachchige Surangi Jayawardena, Collin Perkinson, Fridrik Larusson, Sviatlana Rose, Stephanie Tomasic, Tyler Graf, Stephany Tzeng, James Sugarman, Daniel Vlasic, Matthew Peterson, Lowell Wood, Wen Tang, Jihyeon Yeom, Joe Collins, Philip Welkhoff, Ari Karchin, Megan Tse, Mingyuan Gao y Moungi Bawend

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