Un sensor de acetona podrá facilitar el monitoreo de la diabetes

Un estudio del Centro de Investigaciones para el Desarrollo de Materiales Funcionales apunta a la construcción de un dispositivo no invasivo de detección del nivel de glucemia con base en el aliento

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Para monitorear su nivel de glucemia con la tecnología actualmente disponible, una persona que padece diabetes debe pincharse el dedo y depositar una gota de sangre en un biomarcador. Este molesto método pronto será reemplazado por un procedimiento no invasivo e indoloro. Un estudio en marcha actualmente en el Centro de Investigaciones para el Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPIDs) que cuentan con el apoyo de la FAPESP, podrá resultar en la producción de un dispositivo sensor similar al alcoholímetro. Con un simple soplido, el usuario tendrá acceso a la información sobre su condición glucémica.

El principio inherente a este dispositivo es la sensibilidad del compuesto wolframato o tungstato de plata [α-Ag2WO4] a la acetona [C3H6O]. “El desarrollo de sensores de gas constituye uno de los enfoques de investigación del CDFM. Y el tungstato de plata ha sido objeto de especial atención. Nuestra mayor motivación es utilizarlo para detectar y medir el vapor de acetona exhalado en el aliento. Todas las personas exhalan vapor de acetona. Pero la cantidad que exhalan los diabéticos es aproximadamente el doble de la que exhalan las personas no diabéticas. Mientras que el no diabético exhala entre de 0,3 y 0,9 partes por millón de acetona, en el diabético el nivel de acetona presente en el aliento es superior a 1,8 partes por millón”, declaró el físico Luís Fernando da Silva a Agência FAPESP.

Da Silva, investigador del CDFM y becario posdoctoral de la FAPESP, se ha venido dedicando al estudio de materiales nanoestructurados aplicados como sensores de gas. Y fue el autor principal del artículo intitulado “Acetone gas sensor based on α-Ag2WO4 nanorods obtained via a microwave-assisted hydrothermal route”, publicado en Journal of Alloys and Compounds.

El estudio que resultó en el artículo congregó a científicos de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) –a la que está vinculado Da Silva–, de la Universidad de São Paulo (USP), de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y de la Universidad Estadual de Piauí (UEP), en Brasil, de la Universitat Jaume I (Castellón, España) y de la Aix-Marseille Université (Marsella, Francia). En el equipo brasileño, aparte de Luís Fernando da Silva, también son o han sido apoyados por la FAPESP los siguientes investigadores: Ariadne Cristina Catto, Waldir Avansi Junior, Laécio Santos Cavalcante, Valmor Roberto Mastelaro y Elson Longo da Silva, este último en su carácter de científico principal del Centro de Investigaciones para el Desarrollo de Materiales Funcionales.

“En 2014 observamos por primera vez que el compuesto tungstato de plata tenía la propiedad de constituirse en sensor del gas ozono. Publicamos nuestro hallazgo en la revista Nanoscale: “A novel ozone gas sensor based on one-dimensional (1D) α-Ag2WO4 nanostructures”, con gran repercusión en Brasil y en el exterior. Desde entonces hemos venido orientando nuestra investigación hacia la detección de la acetona, con la mira puesta en el monitoreo de la diabetes. El mismo principio podrá utilizarse para detectar otras enfermedades a través de gases específicos exhalados en el aliento”, informó Da Silva.

Los investigadores se encuentran ahora estudiando la selectividad de este material, es decir, la respuesta que exhibe con relación a otros gases normalmente presentes en el aliento, tales como el vapor de agua, el dióxido de carbono, alcoholes, aldehídos, etc. “Nuestros interés apunta a que el tungstato de plata detecte únicamente la acetona y no esos otros gases, pues la detección de varias sustancias al mismo tiempo inviabilizaría el monitoreo. Hemos verificado que este material exhibe una baja respuesta al vapor de agua, lo que es excelente, pues el vapor de agua corresponde a un porcentaje muy grande del aliento. También lo testeamos con relación al etanol y al amoníaco. Ahora debemos determinar su respuesta al dióxido de carbono y a los aldehídos”, informó Da Silva.

El material sensor, tungstato de plata, está constituido por nanopartículas en forma de varillas. Esas varillas se depositan sobre un electrodo. La reacción química entre el vapor de acetona y la superficie del material sensor hace que la resistencia eléctrica de ésta disminuya. Cuando se remueve el gas, la resistencia recupera su valor inicial. Estas variaciones de resistencia, detectadas por el dispositivo sensor, permiten establecer una relación entre la variación de la resistencia eléctrica y la concentración de acetona.

“Como la variación no obedece a una función lineal, la correlación entre resistencia y concentración debe obtenerse experimentalmente, punto por punto. Con base en este estudio experimental es posible construir un dispositivo cuyo visualizador le informe directamente al usuario su nivel de glucemia mediante el análisis del aliento. Aún no contamos con ese dispositivo, pero estamos en camino”, concluyó el investigador.