Un parche inalámbrico para el seguimiento de C

Ingeniería Biomédica de la Naturaleza (2023)Citar este artículo

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La cuantificación de biomarcadores de proteínas en sangre a una sensibilidad de nivel picomolar requiere pasos de incubación y lavado que requieren mucha mano de obra. La detección de proteínas en el sudor, que permitiría el seguimiento en el lugar de atención, se ve obstaculizada por las grandes variaciones interpersonales e intrapersonales en su composición. Aquí informamos el diseño y el rendimiento de un parche portátil e inalámbrico para la detección electroquímica en tiempo real del biomarcador inflamatorio proteína C reactiva (PCR) en el sudor. El dispositivo integra extracción iontoforética de sudor, canales de microfluidos para muestreo de sudor y para enrutamiento y reemplazo de reactivos, y una matriz de sensores basada en grafeno para cuantificar la PCR (a través de un electrodo funcionalizado con nanopartículas de oro conjugadas con anticuerpos de captura anti-PCR), fuerza iónica y pH. y temperatura para la calibración en tiempo real del sensor CRP. En pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, con infecciones activas o pasadas o que tenían insuficiencia cardíaca, las concentraciones elevadas de PCR medidas a través del parche se correlacionaban bien con los niveles de proteína en suero. Los biosensores portátiles para el análisis sensible en tiempo real de las proteínas inflamatorias en el sudor pueden facilitar el tratamiento de enfermedades crónicas.

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Los datos principales que respaldan los resultados de este estudio están disponibles en el artículo y en su información complementaria. Los datos de origen de las Figs. 3 y 5 se proporcionan con este documento. Todos los conjuntos de datos sin procesar y analizados generados durante el estudio están disponibles a pedido del autor correspondiente.

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Este proyecto fue apoyado por la subvención 19TPA34850157 de la American Heart Association, las subvenciones R01HL155815 y R21DK13266 de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), la subvención 2145802 de la Fundación Nacional de Ciencias, las subvenciones N00014-21-1-2483 y N00014-21-1-2845 de la Oficina de Investigación Naval. , Premio a la investigación piloto de alto impacto T31IP1666 del Programa de investigación de enfermedades relacionadas con el tabaco, la beca de investigación Sloan y el Fondo de proyectos internos de Technology Ventures en Cedars-Sinai. JT recibió el apoyo de la Beca Nacional de Ciencias de la Agencia de Investigación, Tecnología y Ciencia (A*STAR) de Singapur. ED recibió el apoyo de la subvención T32EB027629 de los NIH. Agradecemos el apoyo y la infraestructura críticos proporcionados para este trabajo por el Instituto Kavli de Nanociencia de Caltech. Agradecemos el apoyo del Instituto Beckman de Caltech al Centro de Investigación de Materiales Moleculares y a Jake Evans por su ayuda con XPS. El Laboratorio de Exploración de Proteomas cuenta con el apoyo del Instituto Beckman y la subvención 1S10OD02001301 de los NIH. Agradecemos a GR Rossman por su ayuda en la espectroscopia Raman. También agradecemos a E. Bayoumi, E. Pascual y P.-E. Chen del Centro Médico Cedars-Sinai por su ayuda en el reclutamiento de participantes. Agradecemos a RM Torrente-Rodríguez por sus comentarios constructivos sobre la preparación del manuscrito.

Andrew y Peggy Cherng Departamento de Ingeniería Médica, División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Instituto de Tecnología de California, Pasadena, CA, EE. UU.

Jiaobing Tu, Jihong Min, Yu Song, Changhao Xu, Jiahong Li, Elham Davoodi y Wei Gao

División de Fisiología y Medicina de Cuidados Intensivos y Respiratorios, Instituto Lundquist para la Innovación Biomédica del Centro Médico Harbor-UCLA, Torrance, CA, EE. UU.

Jeff Moore y Harry B. Rossiter

División de Cardiología, Universidad de California Los Ángeles, Los Ángeles, CA, EE. UU.

Justin Hanson, Erin Hu y Jeffrey J. Hsu

Departamento de Medicina, Women's Guild Lung Institute, Cedars-Sinai Medical Center, Los Ángeles, CA, EE. UU.

Tanyalak Parimon y Peter Chen

Laboratorio de Exploración de Proteomas, Instituto Beckman, Instituto de Tecnología de California, Pasadena, CA, EE. UU.

Ting-Yu Wang y Tsui-Fen Chou

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WG y JT iniciaron el concepto y diseñaron los estudios generales. WG supervisó el trabajo. JT, J. Min e YS dirigieron los experimentos y recopilaron los datos generales. CX, JL, T.-YW, ED y T.-FC contribuyeron a la caracterización y validación del sensor. J. Moore, JH, EH, TP, PC, JJH y HBR contribuyeron al diseño de los ensayos en humanos y a la evaluación del sistema en los participantes. Todos los autores contribuyeron al análisis de datos y proporcionaron comentarios sobre el artículo.

Correspondencia a Wei Gao.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Biomedical Engineering agradece a Nae-Eung Lee y a los demás revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Notas complementarias, figuras, tablas y referencias.

Nanobiosensor portátil para el control de la inflamación automático, no invasivo e inalámbrico.

Prueba de flujo de laboratorio que ilustra la inmunodetección automática de microfluidos.

Prueba de flujo corporal que muestra la entrega y renovación de tinte negro en el depósito de detección después de 5 minutos de inducción de sudor iontoforético.

Datos fuente.

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Reimpresiones y permisos

Tu, J., Min, J., Song, Y. et al. Un parche inalámbrico para el seguimiento de la proteína C reactiva en el sudor. Nat. Biomédica. Ing (2023). https://doi.org/10.1038/s41551-023-01059-5

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Recibido: 07 de diciembre de 2022

Aceptado: 19 de mayo de 2023

Publicado: 22 de junio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41551-023-01059-5

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