Hypothesis

de señales para la realización de una tarea específica ya sea esta el monitoreo, el diagnóstico o la actuación. Ejemplo de estos biosistemas son los ADN Chip y los Lab on Chip (biosensores con sistemas de procesamiento) y los BioMEMS implantables (biosensores y/o bioactuadores con sistemas de procesamiento). A continuación en los siguientes apartados se exponen algunos de ellos.

Catéters

En el procedimiento de endoscopia, los doctores pueden controlar el movimiento del extremo del endoscopio manipulando cables en la flecha del endoscopio desde fuera del cuerpo humano como se muestra en la figura 22.

Figura 24. Operación de un catéter normal y el alambre guía (Haga, 2004)

Dependiendo del tamaño de la vena, los catéteres pueden ser de distintos tamaños entre 0.3 a 3 mm de diámetros y 1.5 m de largo. Un cable guía es introducido desde una rama de una vena cerca del objetivo final o lesión. Después de que se ha alcanzado el lugar objetivo, se introduce el catéter a través del cable guía. En las operaciones con catéteres los doctores observan la posición del mismo usando radiografía de rayos X y angiografías. Sin embargo la información obtenida es insuficiente ya que son imágenes en 2-D y no proporciona información de las distancias del catéter a las paredes de las venas, lo cual hace muy riesgosa la intervención (Haga, 2004).

Para resolver este problema, se han propuesto varios dispositivos MEMS, tales como micro sensores (presión, fuerza, dureza), sistema de imágenes (ultrasónicos, ópticos), micro actuadores (neumáticos, hidráulicos, micro mecánicos, y piezoeléctricos) y micro dispositivos terapéuticos (mecánicos, ultrasónicos, ópticos y tecnología basados en rayos X). Los microsistemas están compuestos por tres sistemas principales: Sistema de navegación, sensores y actuadores. Para el sistema de navegación por lo general se utiliza el monitoreo magnético, para determinar la posición y orientación de los catéteres, es por ello que se diseñan bobinas en el catéter (Haga, 2004).

Dentro de los sensores se pueden utilizar sensores de presión, sensores de flujo, sensores de tacto y rigidez, sensores de ultrasónicos y sensores ópticos (cámaras CCD, tomografía óptica coherente (OCT por sus siglas en inglés). Los microactuadores pueden ser: sistemas de guías, sistemas de propulsión (cuando se diseña micro robots para mover el catéter) y sistemas para la rotación (Haga, 2004).

Microsistemas para dosificación

Los sistemas más socorridos son las microagujas, las cuales se puede construir de diferentes materiales: silicio, vidrios y metales. Por otro lado, pueden ser fabricadas

planares y fuera de plano. Dos aplicaciones típicas son la dosificación de DNA usando microestructuras y la dosificación terapéutica para antirestenosis en arterias coronarias. En la dosificación de DNA varias técnicas de transferencia genética se han utilizado para implantar genes tanto en células de animales como de vegetales. Uno de los métodos más usado es el bombardeo de células (pequeñas partículas impregnadas con material genético son disparadas balísticamente a las células objetivas). Un método alternativo es la técnica de electroporación (usa un campo eléctrico para atravesar la pared de la célula con un material genético). Otro método efectivo es la microinyección directa (una microaguja hipodérmica es insertada en la célula objetivo por medio de manipulación directa utilizando un microscopio). Un método muy atractivo son los arreglos de micro estructura como herramientas de investigación para la ingeniería genética, son relativamente baratos, efectivos y fáciles de usar (Reed, 2004).

Varios dispositivos mecánicos se han desarrollado en la búsqueda de una manera de reducir la incidencia de restenosis (bloqueo de las vias después de 6 meses de uso). De estos dispositivos mecánicos solamente el entubado intracoronario ha mostrado ser exitoso (32% contra 42%). Una mayor reducción de la restenosis se puede obtener a través de la terapia genética o la dosificación de drogas. Varios intentos se han realizado para la entrega de agentes antirestenosis utilizando sistemas de catéteres en altas concentraciones para obtener las limitaciones de dosificación que indican los tratamientos terapéuticos; estos sistemas se pueden clasificar en: difusión a través de contacto cerrado (balones de hidrogel, y microtubos), difusión manejada por presión (tales como balones porosos y brazos de extracción), y sistemas de transporte asistidos mecánicamente (catéteres, balones de corte y balones iontoforeticos) (Reed, 2004).

Lab on a Chip

El desarrollo de biochips plásticos que incluyen elementos pasivos inteligentes de microfluidos con fuentes de potencia dentro del chip y arreglos de biosensores integrados para aplicaciones en diagnostico clínico, punto de prueba y cuidados puntuales han tenido un crecimiento explosivo en la última década.

El objetivo final de estos desarrollos es obtener un analizador portátil capaz de la detección multi-paramétrica de variables clínicas relevantes. Los desarrollos iniciales en estas áreas se enfocan en el concepto de microsistemas para el análisis completo y que involucran un conjunto de análisis bioquímicos como son: análisis clínicos (análisis de gas en la sangre, análisis de glucosa, análisis de lactosa, etc.), análisis de ADN (incluyendo análisis de la secuencia del acido nucleico), análisis proteico, análisis y síntesis combinatoria, inmunoensayos, monitoreo de toxicidad y aplicaciones de análisis forenses (Ahn, 2004).

El desarrollo de los dispositivos Lab on chips inteligentes y desechables incluyen el desarrollo de un sistema de micro fluidos, el arreglo de biosensores y la técnica de fabricación necesaria para implementar estos en un dispositivo factible y económico. El desarrollo incluye varias etapas como lo es la selección del material encapsulado, el diseño del sistema de control del micro fluido pasivo inteligente, la fuente de poder en el chip, las funciones de diagnostico (que pueden ser por biosensor) y el encapsulado de todo el sistema (Ahn, 2004).