En el futuro, es posible que ya no sea necesario esperar a radiografías de tórax o resultados de laboratorio para diagnosticar neumonía y otras enfermedades pulmonares. Investigadores han desarrollado un prototipo de sensor portátil con el potencial de detectar estas afecciones en el aliento de una persona.
Está diseñado para funcionar analizando las nanopartículas que el paciente inhala primero. Cuando esas nanopartículas se exhalan, transportan biomarcadores adheridos que pueden revelar evidencia de enfermedad en lo profundo del cuerpo. El prototipo fue desarrollado por un equipo del MIT y se llama PlasmoSniff.
Aún no se ha probado en humanos, solo en ratones, lo que significa que se necesita más trabajo para que esté listo para su uso en consultorios médicos. Dicho esto, el equipo de investigación se muestra optimista con respecto a su idea. Tras realizar más pruebas, creen que el sensor podría ser una herramienta rápida y práctica en clínicas o incluso en el hogar, sin necesidad de componentes electrónicos de grado de laboratorio que normalmente sólo se encuentran en hospitales.
“En la práctica, prevemos que un paciente inhalaría nanopartículas y, en unos 10 minutos, exhalaría un biomarcador sintético que informaría sobre el estado de sus pulmones”, afirma el ingeniero mecánico Aditya Garg.
“Nuestra nueva tecnología PlasmoSniff permitiría detectar estos biomarcadores exhalados en cuestión de minutos en el punto de atención”.
Las nanopartículas que detecta el sensor llevan varios años en desarrollo. Los biomarcadores o etiquetas químicas que contienen se desprenden al entrar en contacto con enzimas proteasas específicas (pequeños fragmentos de proteínas) propias de ciertas enfermedades.
Esto proporciona a los investigadores una señal que deben buscar, pero estos biomarcadores se exhalan en cantidades muy pequeñas. Para detectar esos rastros sutiles, este nuevo sistema utiliza un método llamado plasmónica (el estudio y la manipulación de la luz), de donde proviene el nombre PlasmoSniff.
En concreto, el sensor se basa en una técnica conocida como espectroscopia Raman, en la que se utiliza luz para medir las vibraciones de una molécula. Estas vibraciones actúan como indicadores del movimiento de los átomos dentro de los enlaces químicos y pueden utilizarse para identificar moléculas.
El sensor utiliza nanopartículas de oro suspendidas sobre una fina película de oro, un metal ideal para la plasmónica. Los poros microscópicos recubiertos de agua en el interior del sensor atrapan los biomarcadores objetivo y amplifican sus vibraciones lo suficiente como para detectarlos.
El aliento humano está repleto de compuestos orgánicos volátiles (COV), que indican desde el estado de nuestra microbiota intestinal hasta la eficiencia con la que funcionan los procesos metabólicos del cuerpo, pero este sensor de nuevo diseño detecta solo una pequeña fracción de las sustancias químicas exhaladas.
“Es como buscar una aguja en un pajar”, afirma el ingeniero mecánico Loza Tadesse.
“Nuestro método detecta esa aguja que de otro modo quedaría oculta entre el ruido”.
Por el momento, los investigadores se encuentran en la fase de prototipo: utilizaron ratones en lugar de personas para probar el sensor y solo escanearon un biomarcador específico.
Las pruebas realizadas con el aliento humano serán más complicadas, y los investigadores también necesitan desarrollar un dispositivo similar a una mascarilla que pueda utilizarse para analizar el aliento de un paciente durante un período de unos cinco minutos. Esto se combinaría con un dispositivo similar a un inhalador para el asma, que permitiría inhalar las nanopartículas. En personas sanas, estas nanopartículas simplemente saldrían del cuerpo sin ser degradadas por la enfermedad.
Si su desarrollo y ampliación tienen éxito en los próximos años, este podría ser un nuevo método importante para el seguimiento y la detección de enfermedades, que, según los investigadores, puede adaptarse a una amplia variedad de propósitos, no sólo para detectar problemas respiratorios como la neumonía. Incluso podría haber aplicaciones para PlasmoSniff más allá de la salud humana, en cualquier situación en la que sea necesario detectar pequeñas cantidades de sustancias químicas en el aire con un sensor portátil.
“No se limita solo a estos biomarcadores ni siquiera a las aplicaciones de diagnóstico”, afirma Tadesse.
“También puede detectar sustancias químicas industriales o contaminantes atmosféricos. Si una molécula puede formar enlaces de hidrógeno con el agua, podemos usar su huella vibracional para detectarla. Es una plataforma bastante universal”.
La investigación ha sido publicada en Nano Letters.
Fuente: Science Alert.
