Nuevo método de análisis de orina para detectar cálculos renales en 30 minutos en el consultorio del médico

Un sistema mejorado de análisis de orina para personas que padecen cálculos renales desarrollado por investigadores de Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) y la Universidad de Stanford, ambas en Estados Unidos, puede permitir que los pacientes reciban resultados en 30 minutos en el propio consultorio médico en lugar del tiempo de respuesta actual de una semana o más.

Los cálculos renales se producen debido a la acumulación de ciertas sales y minerales que forman cristales, que a su vez se pegan y se agrandan para formar una masa dura en los riñones. Los cálculos se mueven hacia el tracto urinario y pueden causar sangre en la orina, dolor considerable y bloqueos en el sistema urinario.

La prueba metabólica de la orina de un paciente con cálculos renales para identificar metabolitos como minerales y solutos que causan la formación de cálculos es clave para prevenir futuros. Actualmente, esta prueba se realiza al requerir que el paciente recoja su orina durante un período de 24 horas en un recipiente grande. El contenedor luego se envía a un laboratorio para su análisis y los resultados normalmente se tienen en 7 o 10 días.

“El largo proceso, el engorroso procedimiento de recogida y el retraso en la obtención de los resultados hacen que las pruebas de orina de 24 horas se subutilicen en la práctica clínica a pesar de las recomendaciones de la guía”, admite Pak Kin Wong, profesor de ingeniería biomédica e ingeniería mecánica e investigador principal del estudio, que publica la revista ‘Science Advances’.

Wong señala que se requiere un equipo especial costoso para detectar solutos y minerales en la orina para obtener un resultado de la prueba. La muestra, por lo tanto, debe enviarse a un laboratorio de diagnóstico comercial para su análisis.

Para resolver esto, el equipo de investigación desarrolló un sistema de detección biomimética llamado superficie porosa resbaladiza con infusión de líquido (SLIPS) -LAB.

SLIPS es una superficie lisa dinámica, de muy baja fricción, creada mediante el bloqueo de líquidos lubricantes en sustratos micro / nanoestructurados. Esto está inspirado en las plantas tropicales nepenthes, unas plantas carnívoras que tienen hojas únicas en forma de jarras llenas de líquido digestivo. Las plantas han desarrollado bordes de micro textura con infusión de líquido extremadamente resbaladizos que hacen que los insectos caigan en la “jarra”.

“Hay muchos aspectos que podemos aprender de la naturaleza y nuestro medio ambiente, y nuestra investigación es un ejemplo de cómo los ingenieros biomédicos pueden aprovecharla”, destaca Wong.

SLIPS-LAB funciona permitiendo que el reactivo y las gotas de orina se muevan fácilmente sobre la superficie resbaladiza del canal de adición de líquido del dispositivo de prueba y no se atasquen. La gota es impulsada por una diferencia de presión de Laplace, una pequeña fuerza de presión debida a la tensión superficial, inducida por la geometría del dispositivo. Esto permite que los reactivos se combinen con la orina a la velocidad de tiempo necesaria para la reacción.

“Demostramos que SLIPS-LAB permite que el reactivo y la muestra se muevan y realicen las reacciones por nosotros –explica Wong–. Significa que la tecnología no requiere que un técnico ejecute ninguna maquinaria de prueba, por lo que es posible hacer la prueba en entornos no tradicionales, como el consultorio de un médico o incluso la casa del paciente”.

Los resultados de la prueba se pueden leer con un escáner o un teléfono inteligente, y la imagen escaneada se puede analizar con un algoritmo informático. Todos estos pasos, según Wong, llevarían aproximadamente 30 minutos en el consultorio de un médico. Un beneficio adicional, añade, es que SLIPS-LAB es más rentable que las pruebas habituales de 24 horas.

“El bajo costo, la rapidez y la simplicidad de SLIPS-LAB reducirían la barrera para que el médico y el paciente se sometan a un análisis de metabolitos de riesgo de cálculos –señala–. Esto mejoraría el manejo de los pacientes con cálculos urinarios y abriría nuevas posibilidades para que los pacientes con cálculos analicen sus muestras de orina en entornos de salud móviles”.

El autor principal del estudio, Hui Li, estudiante graduado en ingeniería biomédica, destaca que otro resultado prometedor de su investigación fue demostrar que la prueba también funciona como una prueba puntual, lo que significa que un paciente puede controlar ciertos niveles en su orina sin una recoleción de 24 horas.

“SLIPS-LAB puede abrir nuevas oportunidades en el control a demanda de analitos urinarios y potencialmente puede transformar la evaluación metabólica y el manejo clínico de la enfermedad de cálculos urinarios”, señala Li.

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