George Whitesides: Un laboratorio del tamaño de un sello postal

El problema del que les quiero hablar es realmente el problema de cómo proveer servicios médicos en un mundo donde el costo lo es todo. ¿Cómo se logra esto? Y el paradigma básico que queremos sugerirles, que yo quiero sugerirles, es uno en el que se dice que para poder tratar enfermedades, primero deben saber con qué están lidiando - eso es el diagnóstico - y después deben hacer algo al respecto.

Entonces, el programa en el que estamos involucrados es algo que llamamos diagnósticos para todos o diagnósticos de costo cero ¿Cómo pueden proveer información médicamente relevante a un costo lo más cercano posible a cero?¿Cómo lo logran? Déjenme darles sólo dos ejemplos. Los rigores de la medicina militar no son tan diferentes a la del tercer mundo, recursos pobres, un ambiente riguroso, una serie de problemas de bajo peso y ese tipo de situaciones. Y tampoco son muy distintas a la asistencia médica a domicilio y el mundo del sistema de diagnóstico.

Entonces, la tecnología de la que les quiero hablar es para el tercer mundo, para el mundo en vías de desarrollo, pero tiene, yo creo, una aplicación mucho más amplia, porque la información es muy importante en el sistema de salud. Entonces, aquí pueden ver dos ejemplos. Uno es un laboratorio que en realidad es de alto nivel en África. El segundo es básicamente un emprendedor que está instalado y haciendo quién sabe qué en una mesa en un mercado. No sé qué tipo de servicios de salud se proporcionan ahí. Pero no es lo que probablemente sería lo más eficiente.

¿Cuál es nuestro enfoque? Y la manera en la que uno típicamente enfoca el problema de reducir costos, empezando desde la perspectiva de los Estados Unidos, es tomar nuestra solución, y después tratar de reducir costos. No importa cómo hagan eso, no van a empezar con un instrumento de 100.000 dólares y bajarlo a costo nulo. No va a funcionar.

Así que el enfoque que nosotros tomamos fue al revés. Nos preguntamos, "¿cuál es material más barato con el que se podría hacer un sistema de diagnóstico, y obtener información útil, además de función?" Y lo que escogímos fue el papel. Lo que ven aquí es un prototipo de dispositivo. Mide alrededor de un centímetro de lado. Es más o menos del tamaño de una uña. Y las líneas alrededor de los bordes son un polímero. Está hecho de papel, y el papel absorbe fluidos. Como saben, papel, tela, derramen vino sobre un mantel de tela y el vino se propaga por todos lados. Si lo ponen en su camisa, arruina la camisa. Eso es lo que hace una superficie hidrofílica.

Entonces, en este dispositivo la idea es que sumergen la parte inferior en una gota de, en este caso, orina. Y el fluido se propaga hasta alcanzar los compartimientos superiores. El color café indica la cantidad de glucosa en la orina. El color azul indica la cantidad de proteína en la orina. Y la combinación de estas dos, es una oportunidad de primera para obtener las cosas útiles que quieren. Entonces, este es un ejemplo de un dispositivo hecho a partir de una sencilla pieza de papel.

Ahora, ¿cuán sencilla pueden hacer la producción? ¿Por qué escogimos el papel? Ahí ven un ejemplo del mismo dispositivo, en un dedo mostrándoles básicamente su apariencia. Una razón por la cual usamos papel es porque está en todos lados. Hemos hecho este tipo de dispositivos usando servilletas y papel higiénico y mapas y todo tipo de cosas.

Entonces, la capacidad de producción está ahí. Lo segundo es, pueden poner muchas, muchas pruebas en un espacio muy pequeño. En un momento les mostraré que ese montón de papel ahí podría contener alrededor de 100.000 pruebas, o algo alrededor de ese valor.

Y finalmente, un aspecto en el que no se piensa tanto en la medicina del primer mundo, es que elimina el uso de objetos afilados. Y objetos afilados significa agujas, instrumental punzante. Si le han tomado una muestra de sangre a alguien no quieren cometer un error y pincharse con ellos. no quieren cometer un error y pincharse con ellos. Simplemente, no quieren hacer eso. Entonces, ¿cómo deshacerse de ello? Es un problema en todos lados. Y aquí sencillamente lo queman. Entonces, es como una aproximación práctica para comenzar a trabajar.

Ahora, seguramente pensarán, si el papel es una buena idea, seguramente otras personas ya habían pensado en eso. Y la respuesta es, obviamente, sí. Esa mitad de ustedes, aproximadamente, que son mujeres, en algún punto se habrán hecho una prueba de embarazo. Y la más común de este tipo de pruebas es un dispositivo que se parece a lo que ven a su izquierda. Es algo llamado un inmunoensayo de flujo lateral. Y en esa prueba en particular la orina puede o no contener una hormona llamada HCG y puede o no fluir a través de un pedazo de papel. Y hay dos barras. Una barra indica que la prueba funciona. Y si la segunda barra aparece, están embarazadas.

Esta es una prueba estupenda en un mundo binario. Y lo bonito del embarazo es que, o están embarazadas, o no lo están. No están parcialmente embarazadas o pensando en embarazarse o algo de ese estilo. Así que funciona muy bien aquí. Pero no funciona muy bien cuando se requiere de información más cuantitativa.

También hay tiras reactivas. Pero si observan las tiras reactivas, son para otro tipo de análisis de orina. Y hay una gran cantidad de colores y cosas así. ¿Qué hacer en una situación difícil como esta? Entonces, el enfoque con el que empezamos, es preguntarnos, ¿es realmente práctico hacer cosas de este tipo? Y el problema ahora, y de una manera completamente ingenieril, está resuelto. El procedimiento que tenemos es sencillamente comenzar con papel. Lo hacen pasar por un nuevo tipo de impresora conocida como impresora de cera. La impresora de cera hace algo parecido a imprimir. Es imprimir. La encienden, la calientan un poco. La cera se imprime de forma que se absorbe en el papel. Y terminan con el dispositivo que quieren.

Las impresoras cuestan 800 dólares ahora. Y harán, si estimamos que las tienen trabajando 24 horas al día, harían aproximadamente 10 millones de pruebas al año. Entonces, es un problema resuelto. Ese problema en particular está resuelto. Y ahí está un ejemplo del tipo de resultado que verían. Eso es en un papel de 8 por 12 (pulgadas). Se tarda 2 segundos en hacer. Así que considero que eso ya está resuelto. Existe un aspecto muy importante aquí, y es que al tratarse de una impresora, una impresora a color; imprime colores. Eso es lo que hacen las impresoras a color. Les enseñaré en un momento que eso en realidad resulta muy útil.

Ahora, la siguiente cuestión que querrán preguntar es ¿qué quieren medir?¿Qué les gustaría analizar? Y lo que más les gustaría analizar - aún estamos bastante lejos de lograrlo - es lo que se conoce como "fiebre de origen no diagnosticado”. Alguien llega a la clínica tienen fiebre, se sienten mal, ¿qué tienen? ¿Tienen tuberculosis?¿Tienen SIDA? ¿Tienen una gripe común? El problema de la triada. Es un problema difícil por razones que no discutiré. Existen una gran cantidad de enfermedades que deberíamos poder distinguir. Pero además hay otras enfermedades, SIDA, hepatitis, malaria, tuberculósis y otras. Y otras cuestiones más simples, como la elección de un tratamiento.

Incluso eso es más complicado de lo que creen. Un amigo mío trabaja en psiquiatría transcultural. Y le interesa la pregunta de por qué las personas toman o dejan de tomar sus medicinas. Así, Dapsona, o algo parecido, se tiene que tomar por un tiempo. Existe la historia maravillosa de que están hablando con un campesino en India y le dicen "¿Ya se tomó su Dapsona?". "Sí". "¿Se la ha tomado a diario?". "Sí". "¿Se la ha tomado por un mes?". "Sí". Lo que el hombre realmente quería decir es que le había dado una dosis de 30 días de Dapsona a su perro esa mañana. (Risas) Y estaba diciendo la verdad. Porque en una cultura diferente, el perro es un sustituto de "tú", ya saben, "hoy", "este mes", "desde la temporada de lluvias", existen muchas oportunidades para malentendidos. Entonces, es un problema en algunos casos el averiguar cómo lidiar con asuntos que pueden parecer poco interesantes, como la conformidad.

Ahora, miren cómo se ve una prueba típica. Pinchan un dedo, obtienen sangre, aproximadamente 50 microlitros. Eso es todo lo que obtendrán. Porque no pueden usar los sistemas habituales. No pueden manipularla muy bien, aunque les mostraré algo al respecto en un momento. Entonces, toman la gota de sangre, sin manipularla más. La ponen en un pequeño dispositivo. El dispositivo filtra las células y deja pasar el suero, y obtienen una serie de colores ahí en la parte de abajo. Y los colores indican enfermedad o normalidad. Pero incluso eso es complicado. Porque para ustedes, para mi, los colores podrían indicar normalidad. Pero, después de todo, todos estamos sufriendo de un probable exceso de educación.

¿Qué hacer con algo que requiere un análisis cuantitativo? Entonces, la solución que nosotros y muchas otras personas estamos considerando, y en este punto existe una expansión dramática, y estos días se ha convertido en la solución universal para todo, es el teléfono celular. En este caso en particular, un teléfono con cámara. Están en todas partes, seis millones al mes, en India. Y la idea es que lo que uno hace, es tomar el dispositivo. Lo sumergen. Esperan a que se revele el color. Le toman una foto. La foto se envía al laboratorio central. No necesitas enviar un médico. Mandas a alguien que pueda tomar la muestra. Y en la clínica ya sea un doctor, o idealmente una computadora en este caso, hace el análisis. Resulta funcionar bastante bien, sobre todo cuando tu impresora a color ha imprimido las barras de colores que indican cómo funcionan las cosas.

Entonces, mi visión del trabajador del sector salud del futuro no es un médico, sino un joven de 18 años, que de otro modo podría estar desempleado pero que tiene dos cosas: tiene una mochila llena de estas pruebas, y una lanceta con la cual puede tomar una muestra de sangre ocasionalmente, y un rifle AK47. Y esas son las cosas que le permiten sobrevivir día a día.

Y existe otra conexión muy interesante aquí. Y es que lo que uno quiere hacer es comunicar la información útil a través de un sistema de teléfonos que por lo general es terrible. Y resulta que hay una gran cantidad de información ya disponible sobre el tema, que es el problema del explorador que se envió a Marte. ¿Cómo se puede obtener una vista precisa del color en Marte, si se tiene un ancho de banda terrible para lograrlo? Y la respuesta no es complicada pero es algo que no quiero discutir en esta ocasión, excepto para decir que los sistemas de comunicación para hacer esto han sido muy bien estudiados.

También, un hecho que tal vez no conozcan es que la capacidad de computación de este dispositivo no es tan diferente de la capacidad de computación de su computadora de escritorio. Este es un dispositivo fantástico que apenas empieza a ser aprovechado. Y no sé si la idea de una computadora por niño tiene sentido. Ésta es la computadora del futuro. Porque esta pantalla ya esta ahí y además son ubicuos.

Muy bien, ahora déjenme mostrarles algo acerca de dispositivos más avanzados. Y comenzaremos por proponer un pequeño problema. Lo que ven aquí es otro dispositivo de un centímetro de tamaño. Y los colores diferentes son distintas tintas de color. Y se nota algo que les podría parecer interesante, y es que el amarillo parece desaparecer, atravesar el azul, y luego pasar por el rojo. ¿Cómo sucede eso?¿Cómo haces que algo fluya a través de algo? Y desde luego la respuesta es: "no lo haces" Lo haces pasar por debajo o por encima.

Pero ahora la pregunta es, ¿cómo lo haces fluir por debajo y por encima en un pedazo de papel? Y la respuesta es que lo que haces, y los detalles no son tan importantes aquí, es algo más elaborado. Tomas varias capas de papel, cada una conteniendo su propio sistema de fluidos, y las separas con pedazos de, literalmente, cinta adhesiva de doble lado, de las que se usan para pegar alfombras al piso. Y el fluido pasará de una capa a la siguiente. Se distribuirá, pasará por más hoyos, se distribuirá.

Y lo que ven ahí en la parte inferior derecha es una muestra en la que una muestra individual de sangre se ha colocado en la parte superior y ha atravesado y se ha distribuido en estos 16 hoyos de la parte de abajo, en un pedazo de papel, que básicamente se ve como un chip, con un grosor de dos pedazos de papel. Y en este caso en particular lo que nos interesaba era la capacidad de reproducir eso. Pero esta es, en principio, la manera en la que se resuelve el problema de la "fiebre de origen no explicado". Porque cada uno de esos puntos luego se convierte en una prueba para un determinado juego de marcadores de enfermedades. Y esto funcionará en su debido tiempo.

Y aquí hay un ejemplo de un dispositivo un poco más complicado. Ahí esta el chip. Sumergen una esquina. El fluido llega al centro. Y se distribuye en estos pozos u hoyos, y cambia de color. Y todo está hecho con papel y cinta adhesiva. Entonces, creo que es lo más barato que podremos llegar a hacer este tipo de cosas.

Ahora, me queda una última, bueno dos pequeñas historias por contarles, para terminar este asunto. Ésta es una de ellas. Una de las cosas que uno debe hacer ocasionalmente es separar células de la sangre del suero. Y la pregunta era, aquí lo hacemos tomando una muestra. Poniéndola en una centrífuga. La centrifugamos y descartamos las células sanguíneas. Genial. ¿Qué pasa si no tienen electricidad, ni una centrífuga, ni nada? Y pensamos por un tiempo cómo se podría lograr esto. Y, de hecho, la manera en la que se hace, es lo que les muestro aquí. Obtienen un batidor de huevos, que se puede encontrar en cualquier sitio. Y le quitan una aspa. Y luego toman unos tubos, los pegan al aspa que queda, los llenan de sangre y lo hacen girar. Alguien se sienta ahí y lo hace girar. Y funciona muy muy bien.

Y dijimos que estudiamos la física de los batidores de huevos, y de los tubos autoalineados y todas esas cosas, y lo enviar a una revista científica. Y estamos muy orgullosos de esto, sobre todo del título que era "Batidor de huevos como centrífuga". (Risas) Lo enviamos y regresó por correo. Llamé al editor y le dije, "¿Qué sucede?¿Cómo es posible?" Y el editor dijo, con gran desdén, "Leí esto. Y no lo vamos a publicar, porque nosotros sólo publicamos ciencia." Y esto es un asunto importante porque significa que tenemos que, como sociedad, reflexionar sobre lo que valoramos. Y si son sólo artículos científicos y tratados sobre física, entonces tenemos un problema.

Y aquí hay otro ejemplo de algo que es -- Esto es un pequeño espectrofotómetro. Mide la absorción de luz en una muestra. Y lo ingenioso de esto es que tienes una fuente de luz que parpadea a unos 1.000 hertzios Otra fuente de luz que detecta luz a 1.000 hertzios. Así que pueden emplear este sistema en plena luz del día. Y funciona de manera equivalente a un sistema que cuesta alrededor de 100.000 dólares. Esto cuesta 50 dólares. Y probablemente lo podemos hacer por 50 centavos, si nos centramos en ello. ¿Y por qué nadie lo hace? La respuesta es, "¿cómo se pueden generar ganancias en un sistema capitalista haciendo eso?". Es un problema interesante.

Así que, déjenme terminar diciéndo, que pensamos en esto como si fuera un problema ingenieril. Y nos hemos preguntado, ¿cuál es la idea científica unificadora aquí? Y hemos decidido que deberíamos pensar en ello no tanto en términos de costo, sino en términos de simplicidad. Simplicidad es una palabra genial. Y deben de reflexionar sobre qué significa simplicidad. Yo sé lo que es, pero en realidad no sé lo que significa.

Así que estaba realmente tan interesado en esto como para juntar a varios grupos de personas. Y los últimos en involucrarse fueron un par de personas del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts), siendo uno de ellos un joven excepcionalmente brillante y una de las pocas personas que identificaría como un auténtico genio. Batallamos durante un día entero pensando sobre la simplicidad. Y les quiero dar el resultado de este profundo pensamiento científico. (Risas) (¿Qué es simplicidad? “Es aquello imposible de jo..r”) Así que, de alguna forma, lo barato sale caro. Muchas gracias. (Risas)