Investigadores brasileños desarrollan un sensor de cisteína

Un sistema electroquímico puede derivar en la creación de un dispositivo para la medición rápida del nivel de un aminoácido esencial en diversas funciones biológicas del organismo

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – La medición en el organismo del nivel de cisteína –un aminoácido esencial para diversas funciones biológicas– podrá efectuarse en un futuro cercano mediante un sistema más barato, más práctico y que suministra resultados de manera más rápida que los existentes en la actualidad.

Un grupo de investigadores del Instituto de Química de la Universidad de Campinas (Unicamp) y del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Bioanalítica –uno de los INCTs que cuentan con apoyo de la FAPESP y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq)– desarrolló un sensor químico que podrá derivar en el surgimiento de un dispositivo destinado a la detección rápida de esta molécula, uno de los componentes de las proteínas de los seres vivos.

El proceso de desarrollo del sensor químico, producto de investigaciones doctorales y posdoctorales realizadas con becas de la FAPESP, fue descrito en un artículo publicado en la revista Electrochimica Acta. Y fue presentado en el marco de una conferencia dictada el día 26 de febrero, durante el UK-Brazil-Chile Frontiers of Science.

La Royal Society, del Reino Unido, la FAPESP y las academias Brasileña y Chilena de Ciencias organizaron el evento en Chicheley, sur de Inglaterra, con el objetivo de fomentar la colaboración científica e interdisciplinaria entre jóvenes investigadores brasileños, chilenos y del Reino Unido en áreas situadas en la frontera del conocimiento.

“La ideia consiste en que, con base en el sensor químico que desarrollamos, podamos construir un dispositivo para la detección rápida de la cisteína y otras moléculas de interés biológico, y que pueda utilizárselo en el diagnóstico de enfermedades”, declaró André Luiz Barboza Formiga, docente del Instituto de Química de la Unicamp y uno de los investigadores que tomaron parte en el proyecto, a Agência FAPESP.

De acuerdo con Formiga, la cisteína es precursora del glutatión, un compuesto antioxidante (que evita la formación de radicales libres en el organismo).

En situaciones de estrés oxidativo –un proceso biológico mediante el cual se produce un desequilibrio entre la formación y la eliminación de agentes oxidantes en el organismo, relacionado con diversas enfermedades, tales como el Parkinson, el Alzheimer, la leucemia y la diabetes, entre otras– se produce una disminución de los niveles de ese aminoácido ‒compuesto por azufre‒ en el plasma sanguíneo, explicó el investigador.

Con el fin de determinar el nivel de cisteína en el plasma sanguíneo de pacientes, y para efectuar el diagnóstico médico de diversas enfermedades, se han desarrollado métodos de análisis de laboratorio basados en espectroscopia (la interacción de la luz con la molécula) y cromatografía líquida (una técnica de separación de los componentes de una mezcla), comentó Formiga.

El problema para la utilización de estos métodos de análisis de laboratorio, de acuerdo con el investigador, radica en que son caros, y los resultados tardan mucho tiempo en salir. Por eso los científicos brasileños pretenden desarrollar un método de detección más sencillo, más barato y más rápido.

“Nuestro objetivo consiste en dar origen a un dispositivo, similar a un medidor de glucosa o a un test de embarazo de aquéllos que se comercializan en las farmacias, y que el propio paciente pueda utilizarlo para medir y analizar sus niveles de cisteína”, comentó Formiga.

Un sensor electroquímico

Para arribar a este objetivo, los científicos modificaron un electrodo de carbono vítreo, con un revestimiento hecho de tubos de carbono en escala nanométrica (un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro), aparte de un polímero sintético y un compuesto que contiene un metal de transición (ubicado entre los metales alcalino-terrosos y los semimetales).

La modificación del electrodo de carbono vítreo resultó en un material formado por la dispersión de los nanotubos de carbono en el polímero con una alta sensibilidad a la cisteína, constatada debido al aumento de la actividad electroquímica del material.

“El material logra detectar el aminoácido en el rango de nanomol [la milmillonésima parte de la concentración de una sustancia] por litro”, dijo Formiga.

Con esta misma estrategia de modificación del electrodo con nanotubos de carbono y un polímero natural, los científicos también desarrollaron un sistema electroquímico capaz de detectar glutatión valiéndose de la enzima glutationa reductasa, que forma parte del sistema de defensa antioxidante enzimático celular y también resulta importante en el análisis del estrés oxidativo.

En un otro estudio, modificaron nanopartículas de polímeros luminescentes capaces de inmovilizar a una molécula en su superficie para el diagnóstico del dengue.

“Nuestro objetivo consiste en desarrollar sistemas químicos para aplicaciones biomédicas”, afirmó Formiga.

“Nos inspiramos en el modo por el cual los sistemas biológicos realizan la detección de moléculas dentro de un organismo, e intentamos mimetizarlos en laboratorio”, dijo el investigador.

El artículo intitulado Modified electrode using multi-walled carbon nanotubes and a metallopolymer for amperometric detection of l-cysteine (doi: 10.1016/j.electacta.2013.09.050), de Formiga y otros, puede leerse en la revista Electrochimica Acta, en: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468613018124#.