Muchos rastreadores de actividad y relojes inteligentes modernos cuentan con LED integrados. La luz verde emitida, ya sea continua o pulsada, penetra en la piel y se puede utilizar para medir la frecuencia cardíaca del usuario durante la actividad física o en reposo.
Estos relojes se han vuelto extremadamente populares. Un equipo de investigadores de ETH ahora quiere capitalizar esa popularidad mediante el uso de LED para controlar genes y cambiar el comportamiento de las células a través de la piel. El equipo está dirigido por Martin Fussenegger del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas en Basilea. Explica el desafío de esta empresa: "Ningún sistema molecular de origen natural en las células humanas responde a la luz verde, por lo que tuvimos que construir algo nuevo".
La luz verde del reloj inteligente activa el gen
El profesor de ETH y sus colegas finalmente desarrollaron un interruptor molecular que, una vez implantado, puede activarse con la luz verde de un reloj inteligente.
El interruptor está vinculado a una red de genes que los investigadores introdujeron en las células humanas. Como es habitual, utilizaron celdas HEK 293 para el prototipo. Dependiendo de la configuración de esta red, es decir, los genes que contiene, puede producir insulina u otras sustancias tan pronto como las células se exponen a la luz verde. Apagar la luz inactiva el interruptor y detiene el proceso.
Software estándar
Como utilizaron el software estándar de reloj inteligente, no hubo necesidad de que los investigadores desarrollaran programas dedicados. Durante sus pruebas, encendieron la luz verde al iniciar la aplicación en ejecución. "Los relojes estándar ofrecen una solución universal para activar el interruptor molecular", dice Fussenegger. Los nuevos modelos emiten pulsos de luz, que son incluso más adecuados para mantener en funcionamiento la red genética.
Sin embargo, el cambio molecular es más complicado. Se integró un complejo de moléculas en la membrana de las células y se unió a una pieza de conexión, similar al acoplamiento de un vagón de tren. Tan pronto como se emite luz verde, el componente que se proyecta hacia la célula se desprende y se transporta al núcleo celular donde activa un gen productor de insulina. Cuando se apaga la luz verde, la pieza desprendida se vuelve a conectar con su contraparte incrustada en la membrana.
Control de implantes con "wearables"
Los investigadores probaron su sistema tanto en corteza de cerdo como en ratones vivos implantando las células apropiadas en ellos y colocándose un reloj inteligente como si fuera una mochila. Al abrir el programa en ejecución del reloj, los investigadores encendieron la luz verde para activar la cascada.
"Es la primera vez que un implante de este tipo se opera utilizando dispositivos electrónicos inteligentes disponibles comercialmente, conocidos como "wearables" porque se usan directamente sobre la piel", dice el profesor de ETH. La mayoría de los relojes emiten luz verde, una base práctica para una posible aplicación, ya que no es necesario que los usuarios compren un dispositivo especial.
Sin embargo, según Fussenegger, parece poco probable que esta tecnología entre en la práctica clínica durante al menos otros diez años. Las celdas utilizadas en este prototipo tendrían que ser reemplazadas por las propias celdas del usuario. Además, el sistema tiene que pasar por las fases clínicas antes de que pueda ser aprobado, lo que significa importantes obstáculos regulatorios. "Hasta la fecha, solo se han aprobado muy pocas terapias celulares", dice Fussenegger.
Escrito y publicado por: ETH Zurich | Phys Org
7 de junio de 2021
Enlace original: https://phys.org/news/2021-06-insulin-production-smartwatch.html