Bioimpedancia Multifrecuencial

MEDIDAS MULTIFRECUENCIALES DE BIOIMPEDANCIA CON UNA SONDA MINIATURIZADA DE SILICIO Antoni Ivorra1, Rosa Villa1, Meritxell Genescà2, Anna Sola2, Gina Hotter2 y Luis Palacios3
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Centre Nacional de Microelectrònica - CSIC, antoni.ivorra@cnm.es Dept. de Bioanalítica Mèdica - Institut d'Investigacions Biomèdiques de Barcelona - CSIC 3 Dept. de Fisiología - Facultad de Biología - Universitat deBarclona RESUMEN muchas aplicaciones por criterios de espacio y daño tisular. Una alternativa al diseño 'en peine' es la solución adoptada por el CNM (Figura 1, b)[4]: los cuatro electrodos se sitúan a lo largo de una única aguja. De esta forma, además de evitarse el cortocircuito externo por fluidos, se logran mejoras en la fabricación y en las capacidades de la sonda (pueden incluirse otrossensores)[4]. Además, existen otras ventajas derivadas de sus reducidas dimensiones (9mm × 0.5mm × 0.6mm). Una de ellas es su posible utilización en animales pequeños. Este hecho es especialmente interesante puesto que debe tenerse en cuenta que actualmente gran parte de la experimentación in vivo se realiza con ratas o ratones por criterios de tiempo y coste.

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Esta comunicación describe lautilización de una sonda de silicio (9mm × 0.5mm × 0.6mm) con cuatro electrodos de platino (300µm × 300µm) para la medición multifrecuencial de la impedancia eléctrica de tejidos biológicos. Se muestran diferentes aspectos relativos a la sonda como son la fabricación, el ancho de banda útil (10 Hz - 200 kHz) y su resolución espacial. Como ejemplo de aplicación, se describe cómo ha sido empleada enexperimentos con riñones de rata y cuáles han sido los resultados obtenidos desde un punto de vista técnico. El objetivo de dichos experimentos es el de estudiar la evolución de la impedancia eléctrica durante la preservación renal con vistas a analizar su posible utilización en los protocolos clínicos de transplante.

I+

V+ V-

I-

300µm x 300µm

1. INTRODUCCIÓN Se ha demostrado que lamedición de la impedancia eléctrica de los tejidos vivos puede ser útil para determinar la condición fisiológica de estos. Algunas patologías provocan cambios en determinadas propiedades tisulares, como son su estructura física o su composición iónica, que se manifiestan como variaciones de las propiedades eléctricas pasivas. Así, por ejemplo, la impedancia ha sido empleada con éxito para monitorizarprocesos isquémicos, detectar rechazos post-transplante o para localizar tumores cancerosos [1]. En la mayoría de estudios in vivo realizados en el pasado, la sonda de medida consiste en un peine de cuatro agujas metálicas que actúan como electrodos (Figura 1, a). A través de los electrodos exteriores se inyecta corriente alterna en la muestra de tejido mientras que los dos interiores se utilizanpara recoger el potencial resultante (medida a cuatro electrodos) [2]. Aunque la medida proporcionada por estas sondas es correcta, su uso conlleva algunos inconvenientes de tipo práctico. Uno de ellos es la facilidad con la que los electrodos pueden quedar cortocircuitados a través de fluidos externos al tejido. Este problema puede solucionarse o minimizarse con sistemas de fijación estancos (ej.ventosas) [3] pero en este caso la sonda adquiere unas dimensiones que la hacen inviable en
r r r

mm 2.5

15

.5

mm

a) b) Figura 1. a) Configuración 'clásica' de la sonda de medida de impedancia. b) Sonda desarrollada por el CNM en forma de aguja (el extremo superior, conexiones, queda cubierto por el encapsulado al finalizar el proceso de fabricación).

Actualmente, uno de loscampos de investigación biomédica en los que se está trabajando es el de la preservación de órganos destinados a transplante. Dos objetivos de esta investigación son: 1) el desarrollo de nuevas estrategias de preservación para mejorar la viabilidad del transplante (terapéutica) y 2) la determinación de indicadores de la calidad del órgano a transplantar (monitorización). En este sentido, el CNM ha...