Una nueva tecnología desarrollada por científicos de la Universidad de Texas A&M utiliza la fluorescencia para detectar de forma temprana y en tiempo real la presencia de la bacteria E. Coli en bolsas de catéteres, ofreciendo una alternativa prometedora en el diagnóstico de infecciones del tracto urinario (ITU).
Las ITU son una complicación de salud importante a nivel mundial y la infección bacteriana más común. Los métodos tradicionales de diagnóstico a menudo carecen de sensibilidad o demoran demasiado en ofrecer resultados. “Hasta donde sabemos, este dispositivo es la primera plataforma automatizada de monitoreo del crecimiento bacteriano, integrada y portátil, para el diagnóstico de ITU en el punto de atención”, explica Hatice Ceylan Koydemir, profesora asistente y autora principal de la investigación en la Universidad de Texas A&M.
“Con nuestro sensor portátil, los pacientes podrían detectar una infección del catéter antes de que se vuelva peligrosa, y sin necesidad de pruebas de laboratorio que consumen mucho tiempo”, añade Koydemir. “Además, el dispositivo es fácil de usar y las mediciones se realizan de forma no invasiva y sin manipulación de muestras, lo que minimiza el riesgo de infección para los profesionales sanitarios que atienden al paciente.”
Iluminando las infecciones del tracto urinario asociadas a catéteres
Los catéteres se utilizan desde el año 3000 a.C., y los catéteres con balón modernos se desarrollaron en la década de 1930. Aunque solo una minoría de personas con catéteres desarrolla ITU, debido a que los catéteres urinarios son los dispositivos indwelling más comunes, el número de personas afectadas es significativo. Las infecciones del tracto urinario asociadas a catéteres son una de las infecciones hospitalarias más frecuentes y, si no se tratan, pueden provocar urosepsis. Además, hasta el 80% de los pacientes en cuidados intensivos tienen catéteres, y cualquier ITU resultante puede provocar complicaciones médicas importantes en personas ya muy enfermas. Además de las graves complicaciones médicas, estas infecciones representan una carga de recursos y económica, estimándose que cada infección cuesta casi 3000 dólares estadounidenses.
Los métodos actuales de diagnóstico de ITU son subóptimos. El análisis de orina con tiras reactivas es una prueba común, económica y rápida, pero carece de sensibilidad. Por el contrario, el urocultivo es muy sensible, pero requiere tiempo y retrasa el tratamiento.
Para abordar este problema persistente, investigadores de la Universidad de Texas A&M han aprovechado los avances en la ciencia de los materiales y los han integrado con tecnología inalámbrica y una aplicación para teléfonos móviles para desarrollar un sensor que se adhiere a la bolsa del catéter y mide la fluorescencia emitida por la bacteria E. Coli. Este estudio de diseño conceptual se centra en la detección de E. Coli porque es una de las causas más comunes de ITU y es responsable de más del 20% de las infecciones del tracto urinario asociadas a catéteres.
Koydemir explica el funcionamiento del sensor: “Antes de usarlo, añadimos un compuesto especialmente formulado a la bolsa del catéter. Si está presente E. Coli, el compuesto reacciona con la bacteria y crea un producto fluorescente. Nuestro sensor de luz puede medir esa fluorescencia y determinar el nivel de E. Coli presente. Una vez que se coloca el catéter urinario en el cuerpo, comienza la medición en tiempo real a través de una aplicación para teléfonos inteligentes Android desarrollada a medida.”
El futuro de los catéteres inteligentes
Para evaluar su dispositivo, el equipo realizó experimentos de laboratorio utilizando muestras de solución salina como controles y muestras de orina con E. Coli. Los resultados iniciales muestran que el dispositivo es sensible y detecta con precisión la infección por E. Coli. Pruebas adicionales con otras cepas bacterianas confirmaron que el sensor es específico para detectar E. Coli.
Estos resultados prometedores son solo el comienzo. El equipo validará ahora el sensor con muestras de orina de pacientes con ITU. Otros planes incluyen ampliar la capacidad del sensor para detectar otras especies bacterianas y hacerlo más portátil reduciendo múltiples circuitos a uno solo. Tras una optimización y estudios de confirmación, el equipo espera obtener la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Para su uso en pacientes.
Si se aprueba, el sensor podría utilizarse en centros sanitarios de todo el mundo, como señala Koydemir: “Este dispositivo rentable podría distribuirse ampliamente y utilizarse en todo el mundo, ya que su fabricación es similar a la de circuitos.”
Su revisión reciente publicada en Advanced Science analiza el desarrollo y la aplicación de estos ‘catéteres inteligentes’ para el diagnóstico, el monitoreo y la terapia médica, discutiendo cómo los avances tecnológicos, especialmente en sensores, robótica y comunicación, prometen revolucionar los catéteres en la atención médica. Estos ‘catéteres inteligentes’ incluyen aplicaciones vasculares, intravenosas y gastrointestinales que, además de la función de detección, ofrecen una intervención terapéutica.
Además, la aplicación de este novedoso sensor no se limita al diagnóstico de infecciones del tracto urinario asociadas a catéteres. “El dispositivo puede utilizarse para detectar ITU generales”, explica Koydemir, “porque también puede fijarse a un recipiente de orina para controlar en tiempo real el crecimiento bacteriano”. Teniendo en cuenta que las ITU son la infección bacteriana más común, el sensor podría cambiar las reglas del juego para millones de personas en todo el mundo.
El trabajo de Koydemir va más allá de los catéteres urinarios y abarca sensores, tecnologías de microfabricación, electrodos transparentes, microscopios móviles y tecnología portátil para el diagnóstico en el punto de atención. “La investigación interdisciplinaria es esencial para resolver los complejos desafíos biomédicos”, afirma Koydemir. “Al colaborar con expertos líderes en diversos campos, nuestro objetivo es mejorar la atención médica y desarrollar soluciones innovadoras para la detección temprana de enfermedades en el punto de atención.”
Referencias:
W. Xu et al., An integrated wearable fluorescence sensor for E. Coli detection in catheter bags, Biosensors and Bioelectronics (2025), DOI: 10.1016/j.bios.2025.117539
P. R. V. S. Vallente, and U. Rhea, Catheter-Associated Urinary Tract Infections (CAUTI), EBSCO (2023)
M. Althumayri et al., Recent Advances in Transparent Electrodes and Their Multimodal Sensing Applications, Advanced Science (2024), DOI: 10.1002/advs.202405099
A. Y. Tarman et al., Smart Catheters for Diagnosis, Monitoring, and Therapy, Advanced Healthcare Materials (2025), DOI: 10.1002/adhm.202503913
Imagen destacada: Gerd Altmann vía Pixabay
