Sensor de sudor para la COVID-19 alerta a los médicos y pacientes de una tormenta de citoquinas inminente en tiempo real

Al comienzo de la pandemia de COVID-19, los médicos reconocieron que los pacientes que desarrollaron una “tormenta de citoquinas”, una oleada de proteínas inmunes proinflamatorias, a menudo eran los más enfermos y tenían mayor riesgo de muerte. La detección temprana es importante porque una vez que se ha desatado una tormenta de citoquinas, la inflamación excesiva puede dañar los órganos y causar enfermedades graves y la muerte. Por el contrario, si los médicos pudieran administrar esteroides u otras terapias tan pronto como los niveles de citoquinas comiencen a aumentar, las hospitalizaciones y las muertes se podrían reducir.

Aunque los análisis de sangre pueden medir las citoquinas, son difíciles de realizar en casa y no pueden monitorear continuamente los niveles de las proteínas. Las citoquinas se excretan en el sudor a niveles más bajos que en la sangre. Para recolectar suficiente sudor para las pruebas, los científicos pidieron a los pacientes que hicieran ejercicio o aplicaron una pequeña corriente eléctrica a la piel de los pacientes. Sin embargo, estos procedimientos pueden alterar por sí mismos los niveles de las citoquinas. Según los investigadores, la mayoría de las personas producen sólo alrededor de cinco microlitros, o una décima parte de una gota, de sudor pasivo en un cuadrado de piel de 0,5 pulgadas en 10 minutos. Por lo tanto, los investigadores quisieron desarrollar un método extremadamente sensible para medir los niveles de citoquinas en pequeñas cantidades de sudor pasivo. Se basaron en su trabajo anterior sobre un sensor de sudor portátil para monitorear los marcadores de la enfermedad intestinal inflamatoria (EII).

El dispositivo, similar a un reloj de pulsera, mide los niveles de dos proteínas que hacen picos durante los brotes de EII. Cuando el dispositivo se lleva en el brazo, el sudor pasivo se difunde en una tira de sensor desechable, unida a un lector electrónico. La tira del sensor, que contiene dos electrodos, está cubierta con anticuerpos que se unen a las dos proteínas. La unión de las proteínas a sus anticuerpos cambia la corriente eléctrica que fluye a través del lector electrónico. Luego, el lector transfiere estos datos de forma inalámbrica a una aplicación de teléfono inteligente que convierte las mediciones eléctricas en concentraciones de proteínas. Después de unos minutos, el sudor viejo se difunde y el sudor recién excretado ingresa a la tira para su análisis.

Para su nuevo sensor de citoquinas, los investigadores fabricaron tiras de sensores con anticuerpos contra siete proteínas proinflamatorias: interleuquina-6 (IL-6), IL-8, factor de necrosis tumoral-α (TNF-α), ligando inductor de apoptosis relacionado con el TNF, IL-10, proteína 10 inducida por interferón-γ y proteína C-reactiva. Insertaron las tiras en su dispositivo y, en un pequeño estudio observacional, las probaron en seis personas sanas y cinco con influenza. Dos de las personas enfermas mostraron niveles elevados de citoquinas y, en todos los participantes, las citoquinas en el sudor pasivo se correlacionaron con los niveles de las mismas proteínas en el suero.

El SWEATSENSER Dx fue incluso lo suficientemente sensible como para medir las citoquinas en pacientes que toman medicamentos antiinflamatorios, que excretan citoquinas en el rango de concentración bajo de picogramos por mililitro. El dispositivo rastreó los niveles de citoquinas hasta 168 horas antes de que fuera necesario reemplazar la tira del sensor. EnLiSense, comenzó a planificar ensayos clínicos del sensor de citoquinas en personas con infecciones respiratorias en asociación con los investigadores.

“Especialmente ahora en el contexto de la COVID-19, si pudiera monitorear las citoquinas proinflamatorias y ver su tendencia al alza, podría tratar a los pacientes temprano, incluso antes de que desarrollen síntomas”, dijo Shalini Prasad, Ph.D., investigadora principal del proyecto. “El acceso a los pacientes con COVID-19 ha sido un desafío porque los trabajadores de la salud están abrumados y no tienen tiempo para probar los dispositivos de investigación. Pero continuaremos probándolos para todas las infecciones respiratorias porque el desencadenante de la enfermedad en sí mismo no importa, es lo que sucede con las citoquinas lo que nos interesa monitorear”.

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