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Matrices de detección electroquímica y herramientas de aprendizaje automático para la monitorización de la salud mediante el análisis del condensado del aliento exhalado
| Título proyecto | Matrices de detección electroquímica y herramientas de aprendizaje automático para la monitorización de la salud mediante el análisis del condensado del aliento exhalado |
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| Referencia externa | PID2025-168113OB-I00 |
| Descripción/abstract | Cientos de millones de personas padecen anualmente enfermedades respiratorias, como asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica, cáncer de pulmón, etc. Sin embargo, los retrasos en el diagnóstico impiden una intervención temprana. En el cáncer de pulmón, por ejemplo, la supervivencia depende fundamentalmente del estadio de la enfermedad. Sin embargo, los diagnósticos actuales requieren laboratorios centralizados y plazos de entrega de días a semanas. PulmoCheck es una novedosa plataforma de mascarilla inteligente que permite el análisis en tiempo real de biomarcadores de condensado de aire exhalado (CAE) transformando el diagnóstico respiratorio desde los lentos procedimientos de laboratorio a una rápida evaluación del paciente. El CAE captura biomarcadores directamente del tracto respiratorio de forma no invasiva. El peróxido de hidrógeno (H₂O₂), que mide el estrés oxidativo de las vías respiratorias, es muy prometedor: los pacientes con cáncer de pulmón presentan niveles de H₂O₂ entre 6 y 9 veces superiores a los controles sanos, incluso en el estadio I. Combinado con otros marcadores, como el lactato y el pH, el análisis multiplex del CAE proporciona perfiles completos para la detección y el seguimiento tempranos. Sin embargo, la adopción clínica requiere una sensibilidad muy elevada (en el rango del nanomolar), compatibilidad con muestras de microlitros y, lo que es igualmente importante para la atención primaria pública, asequibilidad. Las herramientas actuales no pueden cumplir todos estos criterios. Nuestra celda electroquímica semiabierta (SOEC en inglés) revoluciona este panorama. Este sensor de estado sólido utiliza un polielectrolito conductor de protones que conecta verticalmente los electrodos de trabajo y de referencia. Los electrodos de platino recubiertos del polímero catalizan la oxidación espontánea de peróxido, generando corriente sin potencial aplicado. Este sistema autoalimentado logra una detección por debajo de 50 nM, eliminando el ruido de la instrumentación y simplificándola. La SOEC puede operar con muestras de 0,5 μL. Múltiples electrodos de trabajo permiten la detección multiplex integrada; la inmovilización enzimática se extiende al lactato y la glucosa; y el mecanismo capacitivo permite la expansión a la detección de muchas otras especies cargadas. PulmoCheck integra matrices de SOEC en una máscara de grado médico con superficies de condensación miniaturizadas. Durante la respiración normal, la humedad exhalada se condensa en sensores que miden inmediatamente los biomarcadores. Se acumula suficiente condensado en 2-3 minutos. Los algoritmos de aprendizaje automático procesan los datos en tiempo real, corrigiendo la temperatura y los patrones respiratorios a la vez que extraen las características de la enfermedad. Este proyecto se centrará inicialmente en la optimización de matrices SOEC para H₂O₂ y lactato en concentraciones clínicas en EBC, así como en el desarrollo e integración de sensores de pH y biomarcadores adicionales. Paralelamente, se desarrollarán algoritmos de aprendizaje automático para la optimización de señales y el reconocimiento de patrones. Posteriormente, se incorporarán sensores a un prototipo de mascarilla funcional, y este dispositivo se validará mediante pruebas piloto clínicas en escenarios reales. |
| Entidad financiadora | MINISTERIO DE CIENCIA, INNOVACION Y UNIVERSIDADES |
| Convocatoria | Ayudas a «Proyectos de Generación de Conocimiento» y a actuaciones para la formación de personal investigador predoctoral asociadas a dichos proyectos, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2024-2027. Any 2025 |
| Fecha inicio | 01-09-2026 |
| Fecha fin | 31-08-2029 |
| Departamento/IP | Química Analítica i Química Orgànica/ANDRADE , FRANCISCO JAVIER |
| Ámbito | Nacional |
| Estado | En ejecución |
