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Modelo de amenaza a nivel de material para FMB: el proceso comienza cuando un cliente realiza un pedido de un FMB, que es recibido por la empresa FMB (ruta 1). Los clientes pueden incluir instituciones de investigación, laboratorios forenses, empresas farmacéuticas y de biotecnología, laboratorios de diagnóstico clínico, hospitales, proveedores de atención médica y minoristas. Luego, el pedido se transmite a la unidad de diseño (ruta 2), que posteriormente envía los archivos de diseño a la unidad de fabricación, ya sea interna o de terceros (ruta 3). En esta etapa, un atacante presente en la unidad de fabricación, que tiene acceso total a los materiales y al proceso de fabricación, puede llevar a cabo un ataque a nivel de material mediante manipulación química, comprometiendo el FMB. El FMB comprometido procede a la unidad de control de calidad (ruta 4), donde evade la detección debido a las pruebas de corta duración y finalmente es entregado al cliente (ruta 5). Crédito: Informes Científicos (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-70703-0
Investigadores de la Universidad de Nueva York han identificado un nuevo riesgo de seguridad a nivel material en una tecnología médica emergente conocida como laboratorios en chips, dispositivos en miniatura que realizan múltiples pruebas de laboratorio en pequeñas muestras de fluidos, como gotas de sangre.
Un equipo dirigido por NYU Abu Dhabi y el Centro de Ciberseguridad (CCS) de NYU descubrió que en un tipo de estos dispositivos, llamados biochips de microfluidos basados en flujo (FMB), las válvulas microscópicas cruciales responsables de controlar el flujo de fluido podrían alterarse sutilmente en el nivel del material dopando químicos reactivos o alterando sigilosamente la composición química durante la fabricación. Estas microválvulas son fundamentales para los circuitos de microfluidos integrados, ya que manipulan con precisión los fluidos para un bioprotocolo mediante la deformación bajo presión neumática.
Los investigadores descubrieron que se puede lograr una manipulación sigilosa introduciendo productos químicos nocivos o alterando la composición química asociada, lo que cambia significativamente la energía de la deformación de la microválvula. Las válvulas manipuladas parecen normales bajo un microscopio, pero pueden romperse cuando se exponen a actuaciones neumáticas deliberadas de baja frecuencia.
en un estudio publicado en Informes Científicoslos investigadores denominaron a estas válvulas defectuosas «biotroyanos».
«Los ataques ciberfísicos a nivel material contra biochips siguen sin estudiarse lo suficiente, lo que plantea importantes riesgos de seguridad en el futuro», afirmó Navajit Singh Baban, asociado postdoctoral de CCS y autor principal del estudio. «En este estudio, hemos demostrado que simplemente cambiando la proporción de ingredientes utilizados para fabricar ciertas válvulas, podemos crear una bomba de tiempo dentro del dispositivo. Estos biotroyanos parecen idénticos a las válvulas normales, pero se comportan de manera muy diferente bajo estrés».
Los investigadores demostraron que las válvulas fabricadas con proporciones alteradas de un polímero común llamado polidimetilsiloxano (PDMS) podrían romperse en segundos cuando se someten a accionamientos neumáticos. Por el contrario, las válvulas fabricadas correctamente resistieron las mismas condiciones durante días sin fallar.
Las implicaciones de tales vulnerabilidades son significativas. Los biochips de microfluidos se utilizan cada vez más en aplicaciones críticas como el diagnóstico de enfermedades, el análisis de ADN, el descubrimiento de fármacos y la investigación biomédica. Una válvula comprometida podría provocar contaminación, resultados de pruebas inexactos o falla total del dispositivo, lo que podría poner en peligro a los pacientes o descarrilar investigaciones importantes.
«No se trata sólo de un dispositivo médico que funciona mal», dijo Ramesh Karri, autor principal del estudio. Karri es profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York y miembro de CCS, que cofundó en 2009. «Se trata del potencial de actores maliciosos para sabotear intencionalmente estas herramientas críticas de maneras muy difícil de detectar.»
Las soluciones propuestas por el equipo de investigación incluyen modificaciones de diseño para hacer que las válvulas sean más resistentes y un nuevo método de autenticación que utiliza tintes fluorescentes para detectar componentes manipulados.
«Estamos entrando en una era en la que la línea entre los mundos digital y biológico se está desdibujando», afirmó Baban. «A medida que estos laboratorios miniaturizados se vuelven más frecuentes en entornos de atención médica, garantizar su seguridad será crucial para mantener la confianza en estas tecnologías que pueden salvar vidas. Esperamos que este trabajo estimule una mayor investigación sobre los aspectos de ciberseguridad de los dispositivos biomédicos y conduzca a soluciones más sólidas. salvaguardias en su diseño y fabricación.»
Más información:
Navajit Singh Baban et al, BioTrojans: ataques basados en microválvulas viscoelásticas en biochips de microfluidos basados en flujo y sus contramedidas, Informes Científicos (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-70703-0
Citación: Investigadores descubren una falla de seguridad en laboratorios médicos en miniatura (2024, 24 de octubre) obtenido el 24 de octubre de 2024 de https://techxplore.com/news/2024-10-uncover-flaw-miniature-medical-labs.html
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