Un chip bioelectrónico detecta la presencia de las vitaminas C y D en la saliva en menos de 20 minutos

Es un dispositivo desarrollado en la Universidad de São Paulo, en Brasil, que permite el automonitoreo de micronutrientes ayudando en las dietas personalizadas y en la prevención de déficits e intoxicaciones

Por Julia Moióli  |  Agência FAPESP – Científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron un chip bioelectrónico con capacidad para detectar simultáneamente la presencia de las vitaminas C y D en los fluidos corporales. Dicho artefacto, flexible y de fácil utilización, puede adaptarse para convertirse un dispositivo ponible, y contribuye así para lograr una nutrición personalizada, según aparece detallado en un artículo publicado en la revista ACS Applied Nano Materials, y destacado en su portada.

Se considera que las vitaminas C y D son micronutrientes de soporte inmunológico, pues participan en las vías metabólicas implicadas en el combate contra los virus y las bacterias. El monitoreo de sus niveles en el organismo es importante, pues asegura que estén presentes en valores considerados sanos, es decir: ni tanto, ni tan poco.

Sin embargo, los métodos disponibles actualmente con este fin requieren de equipos de laboratorio caros, operados por profesionales especializados, y comprenden la extracción de sangre, aparte de generar residuos que pueden ser nocivos. Otra dificultad reside en la detección y el análisis de ambas vitaminas al mismo tiempo utilizando el mismo volumen de muestra.

Para simplificar este proceso, investigadores del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP), con el apoyo de la FAPESP (proyectos 22/03758-0, 22/15122-3, 19/13514-9, 22/00243-0 y 18/22214-6) utilizaron recursos accesibles, con un costo relativamente bajo, como el carbono, y protocolos operativos rápidos para desarrollar un chip electroquímico que permite automonitorear los micronutrientes.

Dicho dispositivo, que es desechable, posee dos sensores distintos que utilizan la corriente eléctrica para detectar la presencia de cada una de las sustancias. En el caso de la vitamina D, el sensor está elaborado con nitruro de carbono grafítico y nanopartículas de oro, y contiene una capa de anticuerpos anti-25(OH)D₃ [25(OH)D₃ es la forma más abundante de la vitamina D, debido a su larga semivida]. En tanto, el de la vitamina C está hecho con nanopartículas de carbono y actúa como un sensor electrocatalítico.

Su funcionamiento es sencillo: basta con conectar el chip a un dispositivo electrónico portátil similar al medidor de glucosa o glucómetro, insertarle una muestra de saliva o suero sanguíneo y aguardar las señales de corriente eléctrica que indican la presencia de las vitaminas y sus niveles. El resultado sale en menos de 20 minutos.

“Al inmovilizar especies electroquímicamente activas en la superficie de uno de los sensores, logramos eliminar la necesidad de contar con etiquetas y sondas rédox, lo que redundó en una simplificación del dispositivo y en una reducción de la complejidad del análisis”, dice Thiago Serafim Martins, en la actualidad investigador del Imperial College London (Reino Unido) y autor principal del estudio.

“Esto vuelve a este chip potencialmente más práctico y eficiente, lo que permite su utilización directa en el lugar de atención. Asimismo, merced a su flexibilidad, puede adaptárselo a sensores ponibles, integrárselo a un mordedor bucal o incluso puede aplicárselo directamente sobre la piel.”

La selectividad y la especificidad de este dispositivo se confirmaron mediante la realización de experimentos de control, a los efectos de evaluar potenciales interferencias de sustancias normalmente existentes en las muestras de suero y de saliva humana, tales como vitamina B12, vitamina B6, vitamina B1, vitamina B3, glucosa, lactato, cloruro de sodio y cloruro de potasio.

Los desafíos

Para desarrollar el chip bioelectrónico detector de vitaminas C y D, los investigadores tuvieron que sortear una dificultad: hubo que cerciorarse de que no se produjeran interferencias entre las vitaminas. Esto significa que la presencia de una vitamina no debería afectar la detección de la otra en el mismo volumen de muestra.

“Para arribar a este objetivo, desarrollamos ambas áreas de trabajo, es decir, los dos sensores del chip, con químicas de superficie distintas, que se configuraron para operar en diferentes potenciales eléctricos”, comenta Martins.

Los científicos sostienen que hay potencial como para expandir las posibilidades de este dispositivo con el fin de detectar otros biomarcadores, incluso aquellos relacionados con diversos tipos de cáncer. Pese este avance, reconocen que es necesario realizar estudios adicionales para validar el sensor. La intención es que así puedan poner en marcha el proceso de solicitud de patente, para posteriormente poder transferirle la tecnología al mercado.

Este estudio también contó con el apoyo del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil.

Puede leerse el artículo intitulado Label- and Redox Probe-Free Bioelectronic Chip for Monitoring Vitamins C and the 25-Hydroxyvitamin D3 Metabolite en el siguiente enlace: pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.3c05701.