La enfermedad de células falciformes es un trastorno hereditario que afecta a los glóbulos rojos, distorsionando su forma de disco natural en forma de luna creciente o en forma de "hoz". Los glóbulos rojos normales se mueven libremente a través de pequeños vasos en todo el cuerpo para liberar oxígeno. Con la enfermedad de células falciformes, los glóbulos rojos deformes se vuelven duros y pegajosos, lo que les dificulta moverse a través de los vasos sanguíneos. Eventualmente bloquean el flujo y se separan. Este proceso ocasiona una serie de problemas que incluyen dolor crónico severo, accidente cerebrovascular, daño a órganos, bazodisfunción, insuficiencia cardíaca e incluso la muerte.
La enfermedad de células falciformes afecta a millones de personas de muchas nacionalidades en todo el mundo, incluidos niños y adultos. Un desafío importante en el manejo de la enfermedad es el tremendo dolor que sufren los pacientes por episodios de dolor crónico y agudo llamados crisis de dolor. Desafortunadamente, estos doloreslos episodios son impredecibles y los pacientes nunca saben cuándo o dónde tendrán lugar estos episodios.
Los métodos actuales para detectar y monitorear la enfermedad de células falciformes se basan principalmente en la microscopía óptica, que consume mucho tiempo, causa demoras en la captura de cambios importantes y, además, no captura los cambios en tiempo real. Cambios morfológicos debido a eventos repetidos de anemia falciformepuede conducir a daño celular permanente. Para manejar eficazmente la enfermedad de células falciformes, el tiempo es esencial.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería e Informática de la Florida Atlantic University han desarrollado un nuevo método rápido y confiable para monitorear continuamente la enfermedad de células falciformes utilizando un sensor de impedancia eléctrica basado en microfluídica.
Resultados del estudio, publicado en la revista de la American Chemical Society sensores ACS , demuestre que esta tecnología novedosa puede caracterizar los procesos dinámicos de formación de células falciformes y falciformes en la sangre falciforme sin el uso de imágenes microscópicas o marcadores bioquímicos.
Con este método, Sarah E. Du, Ph.D., autora principal y profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Oceánica y Mecánica de la FAU, y coautoras de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU y la Universidad de Miami, fueroncapaz de caracterizar la tasa de células falciformes y el porcentaje de células falciformes, que son importantes factores contribuyentes del flujo sanguíneo anormal y la vasooclusión de células falciformes. La vasooclusión causa dolor agudo en los pacientes debido a formas alteradas de hemoglobina.
"La combinación de la medición de la impedancia eléctrica y el control de la hipoxia en el chip proporciona un método prometedor para la evaluación rápida de los procesos dinámicos de la formación de células falciformes en pacientes con enfermedad de células falciformes", dijo Du. "Además, la medición de la impedancia eléctrica esnaturalmente cuantitativo, en tiempo real, y ofrece una conveniencia en contacto directo o indirecto con las muestras de interés, permitiendo integraciones a la plataforma de microfluidos y microscopía óptica ".
Los resultados del estudio muestran que la obtención de imágenes microscópicas simultáneas de los cambios morfológicos en la célula demostró la fiabilidad y la repetibilidad de las mediciones basadas en la impedancia eléctrica de los procesos de formación de células falciformes.
En el estudio, los investigadores también establecieron las correlaciones entre las mediciones in vitro y los parámetros hematológicos de los pacientes, como los niveles de hemoglobina falciforme HbS y hemoglobina fetal HbF. Estos hallazgos muestran una relevancia clínica potencial porquesirve como una prueba de concepto de la impedancia eléctrica como un marcador biofísico sin etiquetas de los eventos de fallas celulares, así como una herramienta sensible para sondear los procesos celulares y subcelulares dinámicos más allá de la microscopía óptica. El sensor de impedancia eléctrica desarrollado puede ser potencialmenteutilizado para evaluar el riesgo de vasooclusión, la gravedad de la enfermedad y el tratamiento terapéutico en la enfermedad de células falciformes.
"A medida que avanzamos nuestra tecnología, esperamos proporcionar a los pacientes con enfermedad de células falciformes un sensor portátil e independiente que les permita autocontrolar convenientemente los parámetros hematológicos de su enfermedad y evaluar su riesgo de vasooclusión", dijo Du.
En los Estados Unidos, la enfermedad de células falciformes afecta desproporcionadamente a los afroamericanos, así como a los hispanos y de ascendencia del Medio Oriente. Aproximadamente 2 millones de estadounidenses portan esta mutación genética, que afecta a aproximadamente 100,000 personas en los Estados Unidos. Los problemas más comunes y graves causados porLa anemia de células falciformes es la anemia, el dolor y la insuficiencia orgánica, y el accidente cerebrovascular afecta a aproximadamente 10 de cada 100 niños que tienen esta enfermedad. Actualmente, la esperanza de vida de los pacientes con enfermedad de células falciformes puede alcanzar hasta 50 años, una mejora dramática desde 1973, cuandoel promedio de vida de la enfermedad fue de solo 14 años.
"Los pacientes con enfermedad de células falciformes encuentran una serie de desafíos al tratar de controlar su condición. La incapacidad de controlar su enfermedad en tiempo real es especialmente problemática para los pacientes y los médicos", dijo Stella Batalama, Ph.D., decanode la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU. "La investigación de vanguardia del profesor Du tiene el potencial de proporcionar a los pacientes con enfermedad de células falciformes en todo el mundo la misma conveniencia y confiabilidad de controlar su enfermedad que los pacientes con diabetes que usan monitores de glucosa".
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Materiales proporcionado por Florida Atlantic University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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