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Seis de cada diez estadounidenses padecen al menos una enfermedad crónica y cuatro de cada diez tienen dos o más enfermedades crónicas. Algunas de esas enfermedades, como el hipotiroidismo y las enfermedades inflamatorias, requieren que las personas realicen un seguimiento minucioso de determinados análisis de sangre para controlar sus afecciones. Lamentablemente, eso suele implicar un ciclo oneroso de programar citas, viajar a hospitales y esperar los resultados de laboratorio.

Ahora SiPhox Health está trabajando para ayudar a los pacientes y a sus médicos a controlar las enfermedades desde la comodidad de su hogar con un nuevo tipo de análisis de sangre basado en un chip fotónico de silicio. El sistema tiene el tamaño de una cafetera y puede producir lecturas precisas de 20 biomarcadores diferentes.

El dispositivo basado en chip aún no ha recibido la aprobación de la FDA, por lo que actualmente solo se utiliza con fines de investigación, pero SiPhox también ofrece análisis de sangre por correo a miles de personas con enfermedades crónicas, tanto directamente como a través de otras empresas de atención médica y bienestar, utilizando tecnología aprobada. La empresa espera que su nuevo sistema pueda ofrecer pronto resultados más rápidos a todos los hogares que lo necesiten.

“Muchos análisis de sangre no se realizan porque son demasiado incómodos”, afirma Michael Dubrovsky, fundador de SiPhox y ex investigador del MIT. “La gente se salta los análisis de sangre programados y los médicos no siempre prescriben análisis de sangre porque saben que es incómodo. Eso les obliga a basar sus decisiones en los síntomas, y eso no es lo óptimo para muchas de estas enfermedades crónicas”.

Dubrovsky y el cofundador de SiPhox, Diedrik Vermeulen, se conocieron en el MIT mientras investigaban la tecnología de láser y chips fotónicos. Consideran que la tecnología de SiPhox es la última de una larga tendencia hacia dispositivos más pequeños y escalables, ya que se condensan en chips integrados.

“Los laboratorios biológicos suelen realizar análisis de sangre con estos grandes instrumentos llenos de ópticas, láseres, lentes, espejos y todas estas características muy costosas”, dice Vermeulen. “No cambiamos ninguna de las características principales. Dejamos todas las ópticas iguales, pero las miniaturizamos en nuestros chips y las hacemos tan escalables que se pueden enviar a los hogares. Es como cuando los ordenadores solían ser del tamaño de una habitación y solo se podían encontrar en las universidades de alto nivel; ahora están todos en un chip. Estamos haciendo lo mismo con los análisis de sangre”.

Chips fotónicos con propiedades eléctricas

Dubrovsky y Vermeulen se conocieron a través del ecosistema del MIT en 2019. Vermeulen había trabajado en el Grupo de Fotónica de Silicio del MIT dentro del Laboratorio de Investigación de Electrónica y Dubrovsky trabajaba en el grupo de Materiales para Sistemas Micro y Nano del MIT.

Los dos rápidamente se conectaron gracias a una nueva forma de abordar los chips ópticos.

“Teníamos la idea de fabricar chips ópticos que se parecieran más a una placa de circuito impreso”, explica Vermeulen. “Los chips eléctricos incorporan muchos chips en una placa de circuito, pero los chips ópticos normalmente hacen todo con un solo chip. Queríamos combinar chips ópticos en un nuevo tipo de placa de circuito”.

Los fundadores se reunieron periódicamente en el Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship para perfeccionar su enfoque. En febrero de 2020, comenzaron a presentar solicitudes de patentes y a recibir orientación de profesores del MIT. También ingresaron al programa START.nano, que ayuda a las empresas en etapa inicial a acelerar sus innovaciones brindándoles acceso a los laboratorios y equipos de MIT.nano.

Los mismos láseres que se utilizan para producir en masa chips de silicio tradicionales se pueden utilizar para fabricar los chips de silicio fotónico integrados de SiPhox. Cada chip de 1 milímetro contiene lentes, polarizadores, moduladores, divisores y otros componentes ópticos que verías en un sistema tradicional de laboratorio, pero los chips de SiPhox son lo suficientemente baratos como para ser de un solo uso.

Justo cuando los fundadores estaban decidiendo cuál sería la primera aplicación de su nuevo chip, llegó la pandemia de Covid-19. Lo tomaron como una señal.

“Decidimos centrarnos en la biodetección: uno de nuestros chips sería desechable y el otro, reutilizable”, afirma Vermeulen.

Los fundadores trabajaron para detectar enfermedades infecciosas con sus chips, pero se dieron cuenta de que la tecnología era más adecuada para pruebas de sangre de alta fidelidad.

“Trabajé mucho en láseres ajustables en el MIT y en SiPhox utilizamos un enfoque ligeramente diferente”, afirma Vermeulen. “Aplicamos todas las lecciones que aprendimos en el MIT para diseñar algo desde cero”.

El sistema de pruebas con chip de SiPhox funciona con parches de brazo de terceros que la gente ya usa para recolectar muestras de sangre en casa. Dubrovsky compara el sistema con una máquina Nespresso en la que los usuarios simplemente colocan una cápsula en la máquina y presionan un botón. Cada uno de los cartuchos desechables de SiPhox contiene una serie de sensores de inmunoensayo fotónico que se pueden usar para detectar proteínas u hormonas específicas.

El sistema incluye un panel de control que puede ser visto por el médico o por el propio paciente para obtener datos de biomarcadores en casa. El panel de control también proporciona datos históricos y contenido educativo sobre los biomarcadores medidos. SiPhox también utiliza modelos de lenguaje de gran tamaño para analizar datos de análisis de sangre de terceros, lo que permite a los usuarios realizar un seguimiento de los análisis de sangre tradicionales en el mismo panel de control.

Debido a que el enfoque utiliza láseres semiconductores y chips de silicio, los fundadores afirman que una sola instalación de fabricación de chips tradicional, o fab, podría producir mil millones de chips de SiPhox cada mes.

“Nuestra tecnología es muy escalable porque está toda en un chip”, afirma Vermeulen. “Sólo hay dos formas de escalar algo: se puede hacer moldeo por inyección, que es como se producen miles de millones de vasos de plástico, por ejemplo. Pero si se quiere escalar algo muy complejo, hay que ponerlo en un chip de silicio”.

Una plataforma para la salud

Los fundadores creen que su tecnología podría permitir un mundo en el que el seguimiento de biomarcadores sea tan fácil como cepillarse los dientes. Eso tendría enormes implicaciones para las decenas de millones de estadounidenses que necesitan hacerse análisis de sangre con regularidad para controlar enfermedades crónicas.

“Para las personas con enfermedades inflamatorias, controlar los niveles de inflamación es muy importante porque pueden desarrollar resistencia a los medicamentos”, afirma Dubrovsky. “Una vez que experimentan síntomas de un brote, es muy difícil revertirlo. Y estos síntomas pueden ser horribles, por lo que detectarlos a tiempo es muy importante”.

Para obtener la autorización de la FDA, SiPhox planea iniciar estudios en los próximos meses, pero la precisión de su sistema ya ha sido validada por terceros y la planta de la compañía en Burlington, Massachusetts, es capaz de fabricar alrededor de 10.000 de sus cartuchos por mes.

Una vez que SiPhox obtenga la autorización de la FDA, planea asociarse con sistemas de atención médica, aseguradoras de salud, empleadores y compañías de análisis de sangre por correo para ayudar a las personas de todo el mundo a controlar su salud.

“Podemos ofrecer una nueva forma para que las personas accedan a la atención médica en su hogar”, afirma Vermeulen. “Una vez que tengan nuestro dispositivo para realizar análisis de sangre, ya sea para una enfermedad crónica o para otra cosa, siempre que quieran acceder a la telemedicina mediante un análisis de sangre, podrán utilizar nuestro dispositivo, de forma similar a cómo los usuarios de Apple tienen acceso a aplicaciones de terceros de muchos proveedores de servicios diferentes. Los usuarios de Siphox tendrán acceso a servicios de terceros seleccionados que se basan en la capacidad básica de análisis de sangre”.

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