Sensor termocrómico para la insulina

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Se plantea desarrollar un sensor termocrómico (compuesto que cambia de color con el aumento de temperatura) para detectar la pérdida de la cadena de frío de la insulina biosintética (medicamento inyectable para regularizar la glucosa en sangre en personas con diabetes), cuando ésta se encuentra en uso. La insulina debe conservarse entre los 4 y 8ºC cuando ésta cerrada y hasta los 30ºC una vez abierta, es decir durante el uso del paciente. Hay diversos instrumentos para controlar la cadena de frío de este medicamento durante el transporte y la distribución, pero no hay nada que lo indique una vez que está en uso. El sensor estaría basado en un material de síntesis propia, y tendría la característica de cambio de color irreversible (para que pueda indicar de forma exacta la pérdida de la cadena de frío). Para lograr esta característica, el sensor estaría basado en una mezcla de cristales líquidos colestéricos (CLCs) microencapsulados en un medio de NaOH.

Nombre y Apellido: Valentina Denise Avetta
Ciudad: San Nicolás de los Arroyos
Provincia: Buenos Aires
Nacionalidad: Argentina
Perfil Técnico: Soy estudiante de la carrera de bioingeniría en la Univeridad Nacional de Entre Ríos. Hace más dos años investigo de forma independiente en el área de ingeniería de los materiales, específicamente en compuestos termocrómicos. Si bien no tengo estudios formales finalizados en dicho campo, obtuve reconocimientos en diversos certámenes nacionales e internacionales como lo son I-SWEEEP (International Sustainable World Energy, Engineering, and Environment Project) y "Soluciones para el futuro" organizado por Samsung y Socialab. Actualmente continuo con la investigación para perfeccionar la técnica de síntesis del sensor, y con la experimentación que llevo a cabo en los laboratorios de la universidad a la que concurro. El proyecto se ha desarrollado con ayuda de Belén Lascialandare, estudiante de ingeniería química en la UTN Rosario y Viviana Lalli, técnica química y profesora de la escuela técnica "Manuel N. Savio" en San Nicolás, donde se llevaron a cabo gran parte de los experimentos.
Nivel de Desarrollo de la propuesta: Idea
Impacto.: Salud
Validación técnica: Como se especificó anteriormente, el sensor estaría basado en CLCs que cambian de color a los 30ºC de forma reversible. Para cambiar dicha propiedad a irreversible, éstos serían microencapsulados (con método complex coacervation) con microcápsulas estables por debajo de los 30ªC e inestables cuando se sobrepasa dicha temperatura. Cuando las microcápsulas se inestabilizan (estallan) los CLCs quedarían liberados en un medio de NaOH (base fuerte que reacciona con el grupo éster de los CLCs), dando como resultado una reacción que produce el cambio de color de forma irreversible. El acompañamiento por parte del equipo del INVAP podrían ayudar a materializar y potenciar el desarrollo del sensor a través de conocimientos y acceso a equipamientos de laboratorio de análisis y síntesis de materiales. En cuanto a la experimentación ya se ha realizado pruebas con los cristales líquidos colestéricos (adquiridos en Sigma Aldrich) y las microcápsula (ver imagen (1, 3 y 4) de los resultados bajo microscopio), sin embargo los resultados obtenidos no fueron los que se planeaban, en parte, porque los equipos utilizados no fueron lo suficientemente sostificados. Los ingenieros del INVAP podría brindar las herramientas necesarias para ayudar a realizar los ajustes pertinentes en la experimentación para que los CLCs tiendan a ubicarse en el shell de las microcápsulas para que el color se visualice de forma correcta y el cambio de color sea irreversible cuando estas estallen. Además faltaría solucionar algunos problemas relacionados con el ensamblado del sensor. En relación a los equipamientos de laboratorio, se necesitaría específicamente un agitador tipo ultraturrax para la síntesis de las microcápsulas y para el análisis, un espectrofotómetro UV, un calorímetro de barrido diferencial y microscopios ópticos. Además, se necesitaría asesoramiento para el uso de software de análisis de los resultados y parala interpretación del los mismos.
Innovación científico/tecnológica: Si bien existen instrumentos y sensores electrónicos para medir la temperatura y dar alarma cuando se supera una temperatura específica, como por ejemplo los termógrafos, éstos poseen altos costos y solo tienen aplicabilidad durante el transporte y la distribución de los medicamentos y no durante el uso del paciente. En cuanto a los compuestos termocrómicos, luego de una ardua búsqueda en artículos científicos y patentes internacionales se ha concluido que hasta ahora no existe un material con propiedades termocrómicas irreversible a los 30ºC (temperatura en la que la insulina pierde la cadena de frío). Se ha consultado con una empresa en USA (https://www.hallcrest.com/) que se dedica exclusivamente a producir y vender compuesto termocrómicos con diversas aplicaciones, y han expresado que no disponían de un compuesto con dichas características, ofreciendo como alternativa compuestos termocrómicos reversibles a los 30º o irreversibles pero que comienzan a cambiar de color a los 65º. Por lo mismo, se puede decir que la idea es innovadora y que, hasta donde se conoce, la competencia a nivel nacional e internacional es nula.
Perfil Emprendedor.: https://youtu.be/7BVE7XTG0mk
Sustentabilidad y sostenibilidad económica.: El sensor en primer lugar fue enfocado para aplicarse a la insulina, pero podría utilizarse para cualquier medicamento que pierde la cadena de frío a los 30ºC. También, variando las proporciones de los cristales líquidos colestéricos (ver imagen 5) y acomodando la síntesis de las microcápsulas, se podría desarrollar un compuesto que cambie de color de forma irreversible a la temperatura deseada, ya sea para detectar la pérdida de la cadena de frío en medicamentos como de alimentos. El cliente podría ser una empresa farmacéutica, que incluya al sensor en la etiqueta de la insulina (si fuera a aplicarse a dicho medicamento), viéndose beneficiado por brindar mayor seguridad al usuario y por ende estar un paso más adelante que la competencia. Otra forma en que se podría comercializar el sensor sería de forma "independiente" en que se vendiera el sensor como una plantilla autoadhesiva (ver imagen 2), donde el paciente sería el cliente directo.
Validación social: Más allá de si el cliente es una empresa farmacéutica o el mismo paciente insulinodependiente, el objetivo de la idea siempre fue (y será) brindar seguridad al consumidor sobre la cadena de frío del medicamento una vez abierto y en uso, dicho de otra forma el objetivo es acelerar el proceso de detección de la pérdida de la cadena de frío para que el usuario pueda desecharla y empezar una nueva antes de que las glucemias elevadas (por ausencia de insulina efectiva) ponga en riesgo su salud. Asimismo, se prevendría desechar insulinas que no han perdido su cadena de frío, y el paciente erróneamente cree que así fue . Por lo recién mencionado, se testearía el sensor con personas que padecen diabetes que se tratan con dicho medicamento. Ya se ha llevo a cabo una encuesta a 55 personas con diabetes, donde el 69,1% expresó haber tenido alguna vez problema con la insulina, de los cuales el 60% creyó que esto se debió a la pérdida de la cadena de frío. El resultado más alarmante fue que el 42,4% de los encuestados dijo que tardó más de una semana en notarlo.