Es impresionante observar cómo el uso de lentes de contacto se ha tornado versátil; es decir, que su aplicación inicial que era exclusivamente para corregir defectos refractivos, se ha extendido a otros escenarios como el uso terapéutico, y lo más actual, es el potencial apoyo diagnóstico y monitoreo en salud general que se desarrolla con pasos muy firmes.
Lo que ha llevado a la investigación del desarrollo tecnológico de los lentes de contacto en este sentido, es el hecho de que el ojo es un órgano altamente complejo que refleja actividades fisiológicas y manifestaciones patológicas de todo el cuerpo, conteniendo información vital extrapolable a todo el organismo. Por lo anterior, surge la innovación de lentes de contacto tipo smart (SCL) cuyo propósito de diseño, es aprovechar el ojo como una interfaz biológica, que sea útil en el monitoreo de enfermedades que, por su gravedad, amenazan la calidad de vida y la vida del paciente. (1)(2)
Una de las enfermedades blanco, es la diabetes mellitus (DM). Esta patología que se caracteriza por tener altos niveles de glucosa en sangre, con el tiempo genera vasculopatías que afectan la microvasculatura corporal, lo cual se constituye en un alto riesgo para sufrir cardiopatía isquémica, accidente cerebrovascular, enfermedad vascular periférica, retinopatía, nefropatía y neuropatía. La OMS reporta que en la actualidad existen más de 220 millones con DM en el mundo, y se estima que causará más de 3 millones de muertes en el 2030. Uno de los puntos clave en el manejo de esta patología, es el monitoreo constante de la glucosa, ya que puede aumentar o bajar sus niveles de manera inesperada, mientras que el cuerpo no puede compensar rápidamente estos cambios de concentración. Lo anterior puede generar complicaciones a corto y largo plazo. Cuando las concentraciones de glucosa cambian, el cuerpo emite pistas o señales que, detectadas precozmente, pueden generar intervención oportuna. Entre estas claves están: cantidad de ingesta de alimentos diaria, oscilaciones en la cantidad hormonal reguladora de la movilización y metabolismo de la glucosa, cambios en la capacidad metabólica de los órganos, episodios de estrés, consumo de fármacos que afectan la disponibilidad y consumo de glucosa, etc. (3)(4)
Lo importante entonces del monitoreo constante de la glucosa, es poder actuar en tiempo real, para restablecer su concentración plasmática a valores normales, evitando las complicaciones relacionadas con su circulación en la sangre. Por ejemplo: la hipoglucemia puede afectar la viabilidad neuronal, y es potencialmente mortal, mientras que la hiperglicemia puede llevar a la cetoacidosis diabética e hiperosmolar, con los consecuentes daños en los vasos y neurotoxicidad general. El papel de los lentes de contacto en este punto, es convertirse en un instrumento de medición de glucosa constante, superando los obstáculos de los métodos actuales que pueden ser dolorosos, molestos, e incluso dependientes del cumplimiento del paciente como los métodos de punción digital. La ventaja en este sentido, está dada porque la composición del fluido lagrimal tiene una relación estrecha con el sanguíneo en un importante número de biomarcadores moleculares. Para este caso en particular, se ha establecido que la cantidad de glucosa en lágrimas, puede reflejar a la cantidad en la misma en la circulación sanguínea, aunque estudios han mostrado que los niveles de glucosa ocular presentan un retraso de 10 a 20 min. La investigación moderna de lentes de contacto inteligentes para este propósito, se dividen en categorías dependiendo del diseño y funcionalidad. (3)(4)
Figura 1. Los modelos animales experimentales muestran el lente de contacto con respuesta de fluorescencia de la glucosa ante la excitación con luz UV. A la derecha se observa la cuantificación del resultado a través de software detector y analizador de señales, para la cuantificación de la concentración de la glucosa. (4)
Los diseños entonces, tienen diferentes estrategias de detección; una de ellas, es el diseño de SCL basados en fluorescencia, ya que la molécula de glucosa tiene la capacidad de absorber la luz incidente con longitud de onda entre 200–800 nm. Esto produce una respuesta de excitabilidad dependiendo de la cantidad de glucosa, generando un efecto de fluorescencia que cambia de tono según la cantidad de la misma, que puede ir de rosado hasta azul. Para que este método funcione, se desarrollan e integran sensores fluorescentes, como son los sensores de iones como Cl−, K+, Na+, Ca2+, y Mg+2, embebidos en polímeros de silicona. Los sensores fluorescentes se han adaptado a varias aplicaciones por ser versátiles, sensibles y selectivos. Sin embargo, una desventaja que poseen, es que se debe separar la fluorescencia producida por el sensor, con la fluorescencia alta que puede manifestarse en el fondo, debido a esta característica natural de muchos medios biológicos. Otro factor en contra, es que la temperatura y la cantidad de oxígeno ambiental, pueden afectar el efecto de fluorescencia molecular. Adicional a lo anterior, se ha mostrado que los fluoróforos tienen una estabilidad química baja debido a la fotodegradación de las especies ópticas, y algunos receptores de fluorescencia requieren de ciertos solventes para funcionar, lo que representa un reto para integrar en un lente de contacto, para evitar la toxicidad del químico. (4)
La investigación va por buen camino, el desarrollo de lentes de contacto con biosensores fluorescentes para detección de glucosa, ha permitido detectar niveles de 0.023 a 1.0mM (milimoles), gracias a una sonda de reconocimiento molecular de glucosa fluorescente, y un colorante fluorescente de referencia, integrados en una matriz de hidrogel. A partir de ello, un sistema detector de señales se instala en una cámara de smartphone que captura fotografías del lente de contacto, y un software transforma las imágenes en señales RGB para cuantificar los niveles de glucosa. Las futuras investigaciones tendrán que estar abordadas para mejorar la detección a pesar de la rápida fotodegradación. Ver figura 1. (4)
Referencias
- Chaudhari P, Ghate VM, Lewis SA. Next-generation contact lenses: Towards bioresponsive drug delivery and smart technologies in ocular therapeutics. Eur J Pharm Biopharm [Internet]. 2021;161(February):80–99. Available from: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2021.02.007
- Shin H, Seo H, Chung WG, Joo BJ, Jang J, Park JU. Recent progress on wearable point-of-care devices for ocular systems. Lab Chip. 2021;21(7):1269–86.
- Bamgboje D, Christoulakis I, Smanis I, Chavan G, Shah R, Malekzadeh M, et al. Continuous non-invasive glucose monitoring via contact lenses: Current approaches and future perspectives. Biosensors. 2021;11(6).
- Elsherif M, Moreddu R, Alam F, Salih AE, Ahmed I, Butt H. Wearable Smart Contact Lenses for Continual Glucose Monitoring: A Review. Front Med. 2022;9(April).
