ES2349841A1 - Dispositivo no invasivo par la deteccion de metabolitos en el sudor. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo no invasivo para la detección de
metabolitos en el sudor.
Dispositivo (1) no invasivo para la medida de
metabolitos en el sudor, que comprende un sustrato (2) adecuado para
su fijación sobre la piel de un paciente, en cuya cara interna se
disponen al menos los siguientes elementos: un medio de generación
de sudor (3a, 3b) adecuado para provocar sudoración en una
superficie de estimulación de la piel del paciente; y un chip de
medida (5), conectado a la superficie de estimulación por medio de
unos microcanales (4) capaces de dirigir el sudor generado desde la
superficie de estimulación hasta el chip de medida (5). El chip de
medida (5) comprende un microelectrodo de trabajo (5a), un
microelectrodo de referencia (5b) y un microelectrodo auxiliar (5c),
siendo su superficie adecuada para inmovilizar unas enzimas que
generan una corriente cuando entran en contacto con el metabolito
cuya concentración se desea medir.
Description
Dispositivo no invasivo para la detección de
metabolitos en el sudor.
La presente invención está dirigida a un
dispositivo que sirve para la detección de metabolitos, como por
ejemplo la glucosa o la bilirrubina, en el sudor de un paciente. La
detección y/o medida se realizan de modo no invasivo, y por lo tanto
más cómodo para el paciente.
Algunas enfermedades se pueden detectar mediante
un análisis que determine la concentración de ciertos metabolitos en
la sangre, por ejemplo la glucosa en el caso de enfermos de
diabetes. Sin embargo, el uso de técnicas invasivas hace que muchos
métodos utilizados hasta ahora sean inviables para un control
periódico de la concentración de dicho metabolito. Un modo indirecto
de realizar este control es a través de la medida de la
concentración del metabolito en cuestión en algún fluido corporal
distinto de la sangre cuya obtención no requiera técnicas invasivas,
realizándose posteriormente una correlación de la concentración en
dicho fluido corporal del metabolito con la concentración en
sangre.
Por ejemplo, es posible medir la concentración
de glucosa en pacientes diabéticos a través del sudor. En este caso,
para provocar el sudor se estimulan las glándulas sudoríparas,
pudiendo utilizar diferentes métodos, como por ejemplo el empleo de
drogas como la pilocarpina, induciendo que emitan un sudor con las
mismas cualidades que un sudor emitido fisiológicamente. Para que la
pilocarpina atraviese la piel del paciente y llegue a las glándulas
sudoríparas, es necesario además aplicar una pequeña corriente
eléctrica en la zona. A continuación, el sudor generado se recoge
con el fin de analizarlo. La recogida se debe realizar sin ninguna
alteración de su calidad: ni mancha, ni evaporación, ni pérdida de
líquido. Para ello, después de la estimulación, la piel se suele
limpiar, secar y simplemente se recubre con un Parafilm, de manera
que se obtenga un recubrimiento hermético. Después de 2 a 15 minutos
de sudación, se coloca un electrodo de medida sobre el lugar que
recibió la pilocarpina.
Un inconveniente de este método es que es
prácticamente imposible controlar la cantidad de sudor emitida, solo
la experiencia del operador permite apreciar si la sudación es
suficiente o no. Para solucionar este problema, algunos sistemas
proponen la recogida en una pequeña cúpula o perculada por encima,
fijada sobre la piel con un adhesivo. En la solicitud de patente DE
10113143 se describe un sistema donde la generación de sudor se
consigue mediante calentamiento de la zona de medida y medida
subsiguien-
te.
te.
La patente WO 94/00048 sugiere la medida de
cloruro y sodio sobre sudor, generado mediante la etapa de
electro-estimulación integrada en el mismo
substrato.
Los inconvenientes descritos arriba se
solucionan mediante el dispositivo de la invención, que permite la
detección de metabolitos en el sudor de un paciente de un modo
sencillo, seguro y no invasivo. En el presente documento, el término
"detección" pretende hacer referencia tanto a determinar si hay
o no metabolito presente en la muestra, como a obtener una medida de
la cantidad de metabolito.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el
dispositivo comprende un sustrato adecuado para su fijación sobre la
piel de un paciente, en cuya cara interna (la cara que está en
contacto con la piel del paciente) se encuentran unos elementos que
provocan la sudoración del paciente y miden la concentración de un
determinado sustrato. El sustrato puede estar hecho de diferentes
materiales, tanto orgánicos, por ejemplo poliméricos como el
SU-8, como inorgánicos, por ejemplo el vidrio.
Además, en una realización preferida de la invención el sustrato es
autoadhesivo, de modo que se puede fijar sobre la piel del paciente
para la realización de la medida.
A su vez, sobre la cara interna del sustrato se
disponen los siguientes elementos:
El medio de generación de sudor puede ser de
cualquier tipo siempre que consiga de una cantidad de sudor
suficiente para la realización de la medida. Por ejemplo, podría
tratarse simplemente de un elemento de calentamiento.
Sin embargo, en una realización preferida de la
invención se utiliza pilocarpina, que se hace penetrar a través de
la piel del paciente hasta las glándulas sudoríparas por medio de
una corriente eléctrica generada entre un ánodo y un cátodo que se
disponen sobre la cara interna del sustrato. En realizaciones
preferidas de la invención, la densidad de corriente a través del
ánodo y el cátodo está entre 0,2 y 0,8 mA/cm^{2}.
En este caso, la pilocarpina se puede aplicar de
cualquier modo sobre la superficie de estimulación, que es la piel
del paciente situada entre el ánodo y el cátodo, aunque
preferiblemente se aplica pilocarpina catiónica sobre el cátodo. De
este modo, la diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo
provoca que la pilocarpina catiónica migre desde el cátodo al ánodo,
atravesando así la piel del paciente hasta llegar a las glándulas
sudoríparas. La concentración de pilocarpina, la intensidad
eléctrica y la superficie de estimulación condicionan la duración de
la estimulación.
El chip de medida está conectado con la
superficie de estimulación por medio de unos microcanales que sirven
para dirigir, por capilaridad, el sudor generado en la superficie de
estimulación hasta unos microelectrodos de dicho chip de medida,
preferentemente un microelectrodo de trabajo, un microelectrodo
auxiliar y un microelectrodo de referencia. La superficie del chip
de medida debe ser adecuada para inmovilizar proteínas que generan
una corriente después de entrar en contacto con el metabolito cuya
concentración se desea medir. Finalmente, la corriente medida, que
será proporcional a la cantidad de metabolito, se detecta por medio
de los de microelectrodos.
En un segundo aspecto de la invención, se
describe un procedimiento de medida de metabolitos en el sudor de un
paciente por medio de un dispositivo, comprendiendo el dispositivo
un sustrato en cuya cara interna se dispone un medio de generación
de sudor conectado por unos microcanales a un chip de medida que
tiene unos microelectrodos, y donde el procedimiento comprende los
siguientes pasos:
1) Provocar sudoración en una superficie de
estimulación del paciente. Esto se puede hacer de cualquier modo
conocido, aunque en realizaciones preferidas de la invención se
aplica calor sobre una zona de estimulación del paciente, o bien se
aplica pilocarpina junto con una corriente eléctrica por medio de un
ánodo y un cátodo.
2) Transportar el sudor generado a través de los
microcanales al chip de medida, sobre el cual se han inmovilizado
previamente unas proteínas que provocan la aparición de una
corriente eléctrica después de entrar en contacto con el metabolito
que se desea medir. Las proteínas se pueden inmovilizar de cualquier
modo conocido, y estarán en función del metabolito que se desee
detectar. Por ejemplo, si se desea detectar la glucosa o la
bilirrubina, la proteína a inmovilizar podría ser glucosa oxidasa o
bilirrubina oxidasa.
3) Detectar el metabolito presente en el sudor a
partir la medida de la corriente eléctrica por medio de los
microelectrodos. En este contexto, el término "detectar"
pretende hacer referencia tanto a determinar la presencia o no del
metabolito como a medir su concentración o cualquier parámetro
equivalente.
La Fig. 1 muestra un esquema simplificado del
dispositivo de la invención.
La Fig. 2 muestra un detalle del chip de medida
del dispositivo de la invención.
A continuación se describe un ejemplo de
realización del dispositivo (1) de la invención haciendo referencia
a las figuras adjuntas donde se aprecian las diferentes partes que
lo componen. Las Figs. 1 y 2 muestran el dispositivo (1) de la
invención. Se observa el sustrato (2) sobre el que están situados el
ánodo (3a) y el cátodo (3b), que están unidos por medio de los
microcanales (4) al chip de medida (5). El chip de medida (5), que
se representa con mayor detalle en la Fig. 2, comprende un
microelectrodo de trabajo (5a), un microelectrodo de referencia (5b)
y un microelectrodo auxiliar (5c). Además, en este ejemplo, el
sustrato (2) está fabricado en cuarzo, el ánodo (3a) y el cátodo
(3b) tienen un diámetro de 1 mm. Con relación a los microcanales
(4), para conseguir un efecto de capilaridad adecuado deben tener
entre 50 micras y 250 micras de anchura, y entre 50 micras y 200
micras de profundidad. Concretamente, en este ejemplo tienen 200
micras de profundidad y anchura.
Se describe ahora el procedimiento de uso del
dispositivo (1) del ejemplo para la detección de bilirrubina en
sudor. En primer lugar, se prepara el dispositivo (1) de la
invención para esta aplicación en particular: se cubre el cátodo
(3b) por un gel de pilocarpina en forma de sal de cloruro, y se
adhieren enzimas bilirrubina oxidasa sobre la superficie del chip de
medida (5) mediante inmovilización en una membrana sensible. Para la
formación de esta membrana enzimática sobre el electrodo de trabajo,
se inmoviliza la bilirrubina oxidasa en un conductor molecular de
polipirrol mediante un proceso de electropolimerización rápido.
Una vez preparado el dispositivo (1), se aplica
entre el ánodo (3a) y el cátodo (3b) una densidad de corriente de
alrededor de 0,6 mA/cm^{2} durante unos pocos segundos.
Aproximadamente 5 minutos después aflora a la 10 superficie de la
piel el sudor generado por el efecto de la pilocarpina. Los
microcanales (4) dirigen el sudor hacia el chip de medida (5), donde
los microelectrodos (5a, 5b, 5c) permiten medir la corriente
generada debido a la metabolización de la bilirrubina por la enzima
bilirrubina oxidasa.
Por último, la figura 3 muestra la respuesta del
biosensor de bilirrubina que se encuentra en el chip de medida (5)
al entrar en contacto con la bilirrubina presente en el sudor. Se
puede observar la capacidad de detectar y cuantificar 1 nanogramo de
bilirrubina.
Claims (13)
1. Dispositivo (1) no invasivo para la medida de
metabolitos en el sudor, caracterizado porque comprende un
sustrato (2) adecuado para su fijación sobre la piel de un paciente,
en cuya cara interna se disponen al menos los siguientes
elementos:
un medio de generación de sudor (3a, 3b)
adecuado para provocar sudoración en una superficie de estimulación
de la piel del paciente; y
un chip de medida (5), conectado a la superficie
de estimulación por medio de unos microcanales (4) capaces de
dirigir el sudor generado desde la superficie de estimulación hasta
el chip de medida (5), que comprende unos microelectrodos (5a, 5b,
5c), y donde la superficie de dicho chip de medida (5) es adecuada
para inmovilizar una proteína que genera una corriente eléctrica
cuando entra en contacto con el metabolito cuya concentración se
desea medir.
2. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, donde el chip de medida (5) comprende un
microelectrodo de trabajo (5a), un microelectrodo de referencia (5b)
y un microelectrodo auxiliar (5c).
3. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde el medio de generación de
sudor (3a 3b) comprende un ánodo (3a) y un cátodo (3b) capaces de
generar una corriente eléctrica adecuada para facilitar la
penetración de pilocarpina a través de la piel del paciente.
4. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 3, donde la corriente eléctrica generada entre el
ánodo (3a) y el cátodo (3b) está entre 0,2 mA/cm^{2} y 0,8
mA/cm^{2}.
5. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 3-4, donde el cátodo (3b) está
impregnado con pilocarpina catiónica.
6. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde el sustrato (2) es
autoadhesivo.
7. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde los microcanales tienen entre
50 micras y 250 micras de anchura y entre 50 micras y 200 micras de
profundidad.
8. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde la proteína es glucosa
oxidasa.
9. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde la proteína es bilirrubina
oxidasa.
10. Procedimiento de medida de metabolitos en el
sudor de un paciente empleando un dispositivo (1) que comprende un
sustrato (2) en cuya cara interna se dispone un medio (3a, 3b) de
generación de sudor conectado por unos microcanales (4) a un chip de
medida (5) que tiene unos microelectrodos (5a, 5b, 5c), que
comprende las siguientes operaciones:
provocar sudoración en una superficie de
estimulación del paciente;
transportar el sudor generado a través de los
microcanales (4) al chip de medida (5), sobre el cual se han
inmovilizado previamente unas proteínas que provocan la aparición de
una corriente eléctrica después de entrar en contacto con el
metabolito que se desea medir; y
detectar el metabolito presente en el sudor a
partir la medida de la corriente eléctrica por medio de los
microelectrodos (5a, 5b, 5c).
11. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10, donde la operación de provocar la sudoración del
paciente se realiza aplicando calor a la superficie de estimulación
del paciente.
12. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10, donde la operación de provocar la sudoración del
paciente a su vez comprende las siguientes etapas:
- aplicar pilocarpina a la superficie de
estimulación; y
- aplicar una corriente eléctrica a la
superficie de estimulación por medio de un ánodo (3a) y un cátodo
(3b).
13. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 10-12, donde la proteína que se
inmoviliza sobre el chip de medida (5) es bilirrubina oxidasa o
glucosa oxidasa.
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|---|---|---|---|
| ES200930148A ES2349841B1 (es) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | Dispositivo no invasivo par la deteccion de metabolitos en el sudor. |
| PCT/ES2010/070315 WO2010130861A1 (es) | 2009-05-11 | 2010-05-11 | Dispositivo no invasivo para la detección de metabolitos en el sudor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200930148A ES2349841B1 (es) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | Dispositivo no invasivo par la deteccion de metabolitos en el sudor. |
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Citations (4)
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| US5036861A (en) * | 1990-01-11 | 1991-08-06 | Sembrowich Walter L | Method and apparatus for non-invasively monitoring plasma glucose levels |
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| WO1996000110A1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-01-04 | Cygnus, Inc. | Iontophoretic sampling device and method |
| US20040167383A1 (en) * | 1998-03-13 | 2004-08-26 | Cygnus, Inc. | Biosensor and methods of use thereof |
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-
2010
- 2010-05-11 WO PCT/ES2010/070315 patent/WO2010130861A1/es active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5140985A (en) * | 1989-12-11 | 1992-08-25 | Schroeder Jon M | Noninvasive blood glucose measuring device |
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| US20040167383A1 (en) * | 1998-03-13 | 2004-08-26 | Cygnus, Inc. | Biosensor and methods of use thereof |
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