Un sensor nanométrico detecta herbicidas, marcadores de cáncer y enfermedades

El dispositivo de dimensiones minúsculas se desarrolló en una universidad brasileña. Su uso podrá ayudar en el diagnóstico de distintas afecciones

Por José Tadeu Arantes

Agência FAPESP – El diagnóstico precoz de ciertos tipos de cáncer o de afecciones del sistema nervioso, tales como la esclerosis múltiple o la neuromielitis óptica, podrá verse facilitado en poco tiempo más, mediante el empleo de un nuevo dispositivo de detección: un sensor de dimensiones nanométricas capaz de identificar los biomarcadores de esas condiciones patológicas.

Dicho nanobiosensor, desarrollado inicialmente para la detección de herbicidas, metales pesados y otros contaminantes, se fabricó en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en el campus de la localidad de Sorocaba, con la colaboración del Instituto Federal de São Paulo (IFSP), campus Itapetininga (ambas ciudades están situadas en el estado de São Paulo, en Brasil).

Un artículo al respecto salió publicado como reportaje de tapa en IEEE Sensors Journal, una publicación periódica especializada en sensores.

“Se trata de un dispositivo sumamente sensible que desarrollamos en colaboración con el profesor Alberto Luís Dario Moreau, del IFSP. Al descender a la escala nanométrica, logramos aumentar ostensiblemente la sensibilidad”, dijo el físico Fábio de Lima Leite, docente de la UFSCar y coordinador del grupo de investigación, en declaraciones a Agência FAPESP.

El nanobiosensor está compuesto por un vástago nanométrico de nitruro de silicio (Si3N4) o de silicio (Si), con constante elástica de orden molecular. En el extremo del mismo va una nanopunta a la cual se acopla una molécula (enzima o proteína, por ejemplo).

Cuando esa molécula entra en contacto con algún blanco de interés (anticuerpo, antígeno, etc.), el vástago se altera debido a la adherencia entre ambas moléculas. Y el aparato detecta y mide la alteración, lo cual permite la identificación del blanco.

“Empezamos detectando herbicidas y metales pesados, y ahora estamos realizando pruebas para detectar moléculas blanco características de enfermedades del sistema nervioso, en colaboración con otros científicos de centros de referencia en estudios de enfermedades desmielinizantes, tales como Doralina Guimarães Brum Souza (Unesp-Botucatu), Paulo Diniz da Gama (PUC-Sorocaba) y Charles Peter Tilbery (Santa Casa de Misericordia de São Paulo)”, dijo De Lima Leite.

Por cierto, fue él quien inició la investigación hace cinco años, mediante ayuda de la FAPESP, en el marco del programa Jóvenes Investigadores en Centros Emergentes, y prosiguió dicho estudio en carácter de coordinador del Grupo de Investigación en Nanoneurobiofísica (GNN) de la UFSCar.

La migración de la detección de herbicidas a la detección de anticuerpos se debe fundamentalmente a la dificultad que existe en la actualidad para diagnosticar las enfermedades desmielinizantes u otras enfermedades crónicas en su etapa inicial, como en el caso del cáncer.

Los criterios tendientes a establecer el diagnóstico de la esclerosis múltiple o la neuromielitis óptica son clínicos (complementados mediante exámenes de resonancia magnética nuclear) y los pacientes no siempre presentan un cuadro clínico característico. Para realizar un diagnóstico más preciso, es necesario descartar la presencia de varias otras enfermedades.

“El desarrollo de los nanodispositivos ayudará en la detección de esas enfermedades y así disminuirán las posibilidades de que surjan falsos diagnósticos”, dijo De Lima Leite.

Investigación con biomarcadores

El procedimiento puede ser sencillo: basta extraer el líquido cefalorraquídeo del paciente, colocar una gota del mismo sobre una lámina de vidrio y hacer que el material interactúe con el nanobiosensor.

“Si la interacción es baja, podremos descartar con seguridad un diagnóstico como el de esclerosis múltiple. De ser alta, eso indicará que la persona tiene grandes probabilidades de padecer alguna enfermedad”, describió De Lima Leite. En este último caso, deberán aplicarse test alternativos para excluir la posibilidad de un falso positivo.

Por supuesto que la simplicidad mencionada se refiere únicamente al principio general. En términos prácticos, la operación se vuelve mucho más complicada, pues, debido a la sensibilidad del sensor, el procedimiento debe realizarse en un ambiente altamente controlado, protegido contra vibraciones y contaminaciones.

“Existen distintas enfermedades del sistema nervioso que exhiben síntomas muy parecidos. La esclerosis múltiple y de la neuromielitis óptica son dos de ellas. A menudo, los expertos encuentran suma dificultad o tardan mucho tiempo para diagnosticarlas. Nuestra técnica permitiría efectuar un diagnóstico diferencial”, comentó De Lima Leite.

Para ese estudio, el investigador cuenta con la ayuda de tres dirigidos, becarios de la FAPESP: Pâmela Soto Garcia, Jéssica Cristiane Magalhães Ierich y Adriano Moraes Amarante.

Según De Lima Leite, el próximo paso de su grupo consistirá en investigar biomarcadores (anticuerpos, antígenos y otros) de esas enfermedades que aún no han sido mapeados adecuadamente.

“Nuestro grupo ha puesto en marcha la realización de pruebas de detección de cáncer de cabeza y cuello en colaboración con André Lopes Carvalho (del Hospital de Cáncer de Barretos) y Osvaldo Novais de Oliveira Jr. (del Instituto de Física de São Carlos)”, informó De Lima Leite. “En esos experimentos, a cargo de la posdoctoranda Nadja Karolina Leonel Wiziack, se emplean los nanobiosensores que nosotros desarrollamos y un dispositivo electrónico desarrollado en el grupo del profesor Novais”.

Puede leerse el artículo intitulado A Nanobiosensor Based on 4-Hydroxyphenylpyruvate Dioxygenase Enzyme for Mesotrione Detection, de Fábio de Lima Leite y otros, en la siguiente dirección electrónica: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6960059.