2022-11-009 - ATMOS - Muestreador personal portátil para monitorizar la exposición a tóxicos atmosféricos

ATMOS

2022-11-009

Una solución digital portátil disruptiva dirigida a monitorizar la exposición personal a contaminantes orgánicos del aire en pacientes adultos y pediátricos con enfermedad respiratoria crónica.

En la realización del proyecto se tienen en cuenta los aspectos ambientales, sociales y de gobernanza. Todos los componentes del dispositivo son reutilizables hasta 50 veces, lo que garantiza su sostenibilidad ambiental.

Impacto social y en la salud: Un informe reciente de la Organización Mundial de la Salud estima que casi toda la población mundial (99%) respira aire que excede los límites de calidad del aire de la OMS y, por lo tanto, amenaza su salud. La contaminación del aire es el cuarto factor de riesgo más grande para la salud humana y se ha relacionado con siete millones de muertes en todo el mundo y un exceso de 100 millones de años de vida ajustados por discapacidad anualmente. Se estima que 5,5 millones de vidas se perdieron en 2013 por enfermedades asociadas con la contaminación del aire exterior y doméstico. Además, también existen desigualdades sociales con respecto a la exposición a la contaminación del aire. Las personas con un nivel educativo más bajo y las más desfavorecidas de la clase social y de los países de ingresos bajos y medios son las que sufren las mayores exposiciones a la contaminación del aire y, por lo tanto, las mayores amenazas para la salud. ATMOS es fácil de usar y reutilizar, lo que facilita estudios a gran escala sobre poblaciones vulnerables que evidenciarán las amenazas y desigualdades de la contaminación del aire, ayudando a diseñar medidas correctivas. Impacto económico: Un estudio conjunto del Banco Mundial y el Instituto de Métricas y Evaluación en Salud (IHME), publicado en 2016, estimó el coste de las muertes prematuras relacionadas con la contaminación del aire. La exposición a contaminantes atmosféricos representa un importante impacto económico anual global. Las muertes asociadas a esta exposición cuestan a la economía global alrededor de US$225 mil millones en ingresos laborales perdidos y más de $5 billones en pérdidas de bienestar (más del 6% de la producción económica mundial). En España, el coste de la contaminación atmosférica para el sistema nacional de salud español se estimó en 2010 en el 3% del producto nacional bruto, lo que corresponde a 20.000 años de vida perdidos como muertes prematuras y más de 200.000 años ajustados por discapacidad. Una vigilancia personalizada de la exposición a la contaminación del aire, como la proporcionada por ATMOS, tendrá un gran impacto en la reducción de estos costes. Impacto ambiental: ATMOS está diseñado como un dispositivo destinado a tener una larga vida útil y utiliza componentes reutilizables, por lo que tiene un bajo impacto ambiental. Los materiales absorbentes pueden reutilizarse después de cada monitoreo acondicionándolos a altas temperaturas, con una vida útil de aproximadamente 100 usos. Los microsensores tienen una durabilidad aún mayor, dependiendo del tipo y la marca. Durante el desarrollo de este proyecto, seleccionaremos baterías con mayor vida útil y menor impacto ambiental. Sin embargo, el impacto ambiental de ATMOS irá más allá, ya que los datos sobre la exposición personal a contaminantes atmosféricos servirán como evidencia para aumentar la concienciación sobre las emisiones de contaminantes atmosféricos e influir en futuras políticas ambientales. Mejora de diagnósticos y terapias: El dispositivo y las herramientas desarrollados aquí buscan cubrir la brecha entre la calidad del aire y las exacerbaciones de enfermedades respiratorias crónicas. En primer lugar, el microsensor proporcionará una lectura continua e inmediata de la calidad del aire personal, alertando al usuario sobre las condiciones que podrían desencadenar exacerbaciones, permitiéndole tomar medidas al respecto. En segundo lugar, la caracterización química de los perfiles de contaminantes atmosféricos mediante los tubos absorbentes no solo contribuirá a ampliar nuestro conocimiento actual sobre el papel de contaminantes atmosféricos orgánicos específicos en la progresión de enfermedades crónicas, sino que también proporcionará evidencia de su toxicidad para influir en futuras políticas sobre emisiones atmosféricas. Finalmente, podremos entrenar microsensores de IA para distinguir las condiciones de calidad del aire que podrían desencadenar exacerbaciones en cada paciente con enfermedad respiratoria crónica, disminuyendo las posibilidades de exacerbaciones y mejorando su calidad de vida y estado de salud, no solo de la enfermedad respiratoria crónica, sino también de las comorbilidades asociadas.

La contaminación atmosférica constituye una importante amenaza para la salud ambiental. Sin embargo, existe una falta de información sobre la exposición personal a la contaminación atmosférica, esencial para prevenir consecuencias para la salud. Los estudios de monitoreo del aire se han basado principalmente en la estimación de la exposición personal a partir de datos inespecíficos, como datos de encuestas o mediciones de la contaminación atmosférica ambiental (es decir, partículas en suspensión, NOx o compuestos orgánicos volátiles totales), en combinación con modelos matemáticos de predicción, asumiendo la idea errónea de que todos los residentes de una zona experimentan el mismo grado de exposición a los contaminantes atmosféricos. El análisis de las concentraciones de biomarcadores de exposición en muestras biológicas se utiliza comúnmente para determinar la exposición personal, pero este enfoque se limita a la evaluación de unos pocos compuestos seleccionados, limitado por la vida media de los biomarcadores en el cuerpo, por lo que solo refleja la exposición reciente y, a menudo, se limita a una muestra puntual por participante, no representativa de períodos de tiempo más amplios. Nuestra solución es un producto novedoso llamado ATMOS, un innovador muestreador de aire pasivo diseñado como una pulsera portátil. La innovación de ATMOS se basa en tres pilares: i. la caracterización química precisa de contaminantes orgánicos volátiles y semivolátiles del aire mediante el uso de diferentes tipos de sorbentes en combinación con cromatografía de gases y espectrometría de masas; ii. la lectura inmediata de la calidad del aire proporcionada por un microsensor integrado. Esta señal ayudará a los pacientes con enfermedades respiratorias a tomar medidas y prevenir las exacerbaciones asociadas a la contaminación del aire interior y exterior. Además, la integración de un sensor de CO2 indicará la necesidad de ventilación para reducir la transmisión de microorganismos infecciosos propagados por aerosoles (p. ej., COVID-19). iii. y la versatilidad del dispositivo: los sorbentes y sensores se pueden personalizar según el usuario final. ATMOS y la tecnología desarrollada de forma continua constituirán un servicio para estudios de salud ambiental y vigilancia de la salud ocupacional.

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Tras el desarrollo y la patente de ATMOS, la transferencia de tecnología puede seguir tres modelos de explotación diferentes: - Acuerdo de licencia con una empresa dedicada a la vigilancia de enfermedades crónicas con experiencia clínica y ocupacional. - Servicios de terceros a laboratorios de análisis ambiental certificados y reconocidos por la acreditación de calidad ISO 9001. - Creación de una empresa derivada para gestionar el dispositivo y los servicios desarrollados. Creemos que esta estrategia es la más adecuada para la valorización de la tecnología.

Se han analizado soluciones específicas disponibles en el mercado para detectar posibles necesidades no cubiertas que podrían abordarse con una tecnología como Atmos. Ninguna de las soluciones actuales proporciona simultáneamente una lectura inmediata de la calidad del aire inhalado, además de su composición química, como ATMOS. En concreto, las tres se basan en polidimetilsiloxano como sorbente para la monitorización de contaminantes atmosféricos, un sorbente que no captura los contaminantes atmosféricos más volátiles. Además, ninguna de estas soluciones incorpora microsensores electrónicos capaces de proporcionar una lectura inmediata de la calidad del aire. Dado que no existen soluciones similares en Europa y que nuestro dispositivo es único, creemos que tendrá una buena aceptación en el mercado.

Considerando las capacidades de estos dispositivos, una posible aplicación podría dirigirse al mercado ocupacional. Las empresas pueden monitorear fácilmente los gases tóxicos en sus almacenes y áreas de trabajo mediante la implementación de un sistema de control inteligente. Con la ayuda de la tecnología de detección portátil inteligente que minimiza los errores humanos, los empleados pueden trabajar en un entorno seguro donde la exposición a gases se puede detectar con éxito, previniendo riesgos para los empleadores. En términos de aplicabilidad clínica, ATMOS se considera una herramienta de detección de exposomas en pacientes en riesgo y podría convertirse en un estándar en la investigación de salud pública. ATMOS en salud pública debería convertirse en un estándar para medir la exposición individual a compuestos personalizables peligrosos para la salud, en particular para pacientes con afecciones respiratorias que requieren esta solución. El tamaño del mercado mundial de tratamiento de enfermedades respiratorias crónicas fue de alrededor de USD 143 mil millones en 2021 y se prevé que crezca a alrededor de USD 300 mil millones para 2028 con una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente el 17,5% entre 2022 y 2028. El uso de la tecnología desarrollada aquí evitará las exacerbaciones, reduciendo así la necesidad de enfoques farmacológicos y otros enfoques clínicos para tratar estas crisis, mejorando el estado de salud de los pacientes y las comorbilidades asociadas.

Nuestra necesidad actual de financiación es para personal que ayude con la gestión del proyecto y con la validación de laboratorio y de campo.

Estamos buscando financiación para desarrollar un producto/servicio mínimo viable (MVP/MVS).

El proyecto OnBREATHE ha sido galardonado con la ayuda R2B (Research 2 Business) de la FURV (Fundación URV) para ayudar en las Validaciones de Laboratorio y de Campo con una beca para un estudiante de máster/doctorado y para la asistencia a ferias o congresos para la difusión de resultados o con fines clínicos.

El objetivo principal de ATMOS es desarrollar y validar una solución digital portátil disruptiva para monitorizar la exposición personal a contaminantes orgánicos del aire y el estado de salud de pacientes adultos y pediátricos con enfermedades respiratorias crónicas. Este objetivo principal se divide en dos objetivos secundarios: Primero: el desarrollo del dispositivo, desde el diseño de la placa de circuito impreso (PCB), los tubos absorbentes y el prototipo inicial, hasta los métodos analíticos de COV y COVS.

Finanzas: El desarrollo y la validación del prototipo requieren esfuerzos en términos de personal, suministros, mediciones analíticas, programación, etc. Nuestro objetivo es desarrollar el prototipo y las tecnologías asociadas, así como evaluar su viabilidad en aplicaciones clínicas (TRL5). Una vez validado, solicitaremos nuevas convocatorias de transferencia para avanzar en la cadena de etapas del TRL.

Se establece una hoja de ruta clara para lograr una Prueba de Concepto (POC) funcional en un entorno operativo. La hoja de ruta detalla los paquetes de trabajo cruciales, que incluyen: Investigación y Conceptualización: Análisis de la tecnología de microsensores y las soluciones de calidad del aire existentes, colaboración con expertos del sector para definir las características esenciales y adaptar el microsensor a las necesidades del proyecto. Desarrollo de Software: Desarrollo de la aplicación OnBREATHE para permitir la adquisición de datos en tiempo real y la visualización de datos sin conexión. Integración y Validación de Sensores: Colaboración con los fabricantes de microsensores para garantizar la compatibilidad y la fiabilidad. Realización de pruebas rigurosas en diferentes entornos para validar un rendimiento consistente. Estos pasos están siendo evaluados por el equipo del proyecto y la empresa de diseño de ingeniería. Personalización e Interfaz de Usuario: Diseño de una interfaz intuitiva para una personalización flexible según las necesidades específicas. Incorporación de configuraciones ajustables para evaluaciones personalizadas. Estos pasos están siendo evaluados por el equipo del proyecto y la empresa ONLEAN. Pruebas piloto y perfeccionamiento: La implementación de la tecnología en diversos entornos para evaluar la funcionalidad y recopilar la opinión de los usuarios para mejoras iterativas se evaluará al inicio de los paquetes de trabajo 3, 4 y 5. Seguridad y privacidad de los datos: La implementación de protocolos estrictos de seguridad de datos para proteger la información confidencial y garantizar el cumplimiento de las normativas de privacidad sigue siendo un objetivo fundamental. Se implementarán protocolos para proteger la información confidencial recopilada durante las validaciones clínicas. Estas estrategias se desarrollarán meticulosamente una vez que las etapas de validación lleguen a su fase final. Capacitación y soporte al usuario: El equipo del proyecto proporcionará materiales instructivos completos y ofrecerá capacitación in situ durante la instalación de la aplicación y el dispositivo para usuarios clínicos. Esto garantiza un proceso de incorporación fluido y un uso eficaz del software. Asociaciones y colaboraciones: El plan de difusión del proyecto OnBREATHE incluye el establecimiento de alianzas estratégicas con entidades de salud pública, agencias ambientales y actores del sector para ampliar las iniciativas de investigación y las capacidades del software.

Estudio de patentabilidad y estudio de mercado. Estamos en proceso de solicitud de patente.

La Dra. Noelia Ramírez González es investigadora Miguel Servet en la URPNDH del Institut de Recerca Sanitari Pere Virgili y la Universitat Rovira i Virgili, donde lidera una línea de investigación sobre los efectos de la exposición temprana a contaminantes ambientales en estrecha colaboración con el grupo de investigación Metabolomics Interdisciplinary Lab. Es autora de 30 publicaciones en revistas científicas con revisión por pares en los campos de la química analítica, las ciencias ambientales y la metabolómica, 19 de ellas como autora principal, y ha presentado comunicaciones en 30 congresos internacionales, 7 charlas invitadas y 8 talleres científicos invitados. Su investigación ha sido galardonada con prestigiosas becas internacionales, incluyendo una beca individual MSCA de la Comisión Europea (MSCA-2014- IF-ST-660034). Actualmente es la investigadora principal de 2 proyectos competitivos y un contrato de transferencia, y ha participado en un total de 19 proyectos y contratos de investigación, transferencia y desarrollo.

Estamos tramitando la patente del dispositivo ante UNGRIA PATENTES Y MARCAS, SA y registrando el nombre comercial ante ELZABURU SLP

Evaluaremos si el producto requiere certificaciones ambientales y de calidad adecuadas, así como el proceso regulatorio para el marcado CE.

Los muestreadores pasivos personales de aire son un método innovador para determinar la exposición individual, ya que son fáciles de usar, mínimamente invasivos y más económicos que los muestreadores activos. Las pulseras de silicona (polidimetilsiloxano) se han convertido en un muestreador personal atractivo, sencillo, económico y discreto. A pesar de sus múltiples usos, las pulseras de silicona presentan dos inconvenientes principales: primero, solo absorben compuestos orgánicos semivolátiles, lo que impide monitorizar los contaminantes atmosféricos más volátiles (aquellos presentes en fase gaseosa que pasan directamente del tejido pulmonar al torrente sanguíneo); y segundo, no ofrecen una lectura inmediata, lo que dificulta la adopción de medidas preventivas en caso de exposición aguda a contaminantes atmosféricos.