En la reciente edición de Nature Communications se publicó un artículo sobre una herramienta en desarrollo, un biosensor, con gran potencial para detectar tempranamente la enfermedad de Alzheimer y otras patologías. Según se describe, este sensor logra captar una proteína pequeña -una citocina conocida como factor de necrosis tumoral alfa (TNF alfa)- que interviene en la inflamación del organismo.
En medicina, los niveles anormales de citoquinas se han relacionado con una gran variedad de enfermedades, como el Alzheimer, el cáncer, las cardiopatías, las enfermedades autoinmunes y las cardiovasculares. De hecho, durante las etapas más críticas de la pandemia se popularizó el término ‘tormenta de citoquinas’, una reacción causada por el covid-19 en los casos más severos. Para revertirlo, estudios han demostrado que los inhibidores de citocinas son un tratamiento eficaz para mejorar las posibilidades de supervivencia.
Si bien en el ámbito médico existen una gran variedad de biosensores, los científicos responsables de la nueva herramienta de detección aseguran que presentan varios inconvenientes: se trata de métodos con elevados costos económicos, la entrega de resultados tarda un día o más tiempo e incluso, las muestras deben ser analizadas en laboratorios especializados.
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Un biosensor ‘extremadamente’ sensible
Para los investigadores, la gran ventaja de su biosensor en desarrollo es la alta sensibilidad, una capacidad que le permite detectar niveles de TNF alfa en concentraciones muy bajas (10 fM), un nivel muy inferior a las concentraciones que se encuentran normalmente en muestras de sangre sana (200-300 fM).
Este sensor depende de las propiedades de un tipo de semiconductor que se está estudiando por sus propiedades bidimensionales (2D), conocido como disulfuro de molibdeno (MoS2). Este compuesto tiene propiedades diferentes a las de los semiconductores comunes, el silicio o el arseniuro de galio (GaAs), mucho más utilizados y conocidos en el ámbito de la medicina.
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“Básicamente, tenemos un semiconductor en la zona de detección y cuando la proteína objetivo interactúa con el sensor, cambia la salida de la señal eléctrica”, indican los autores de la publicación. “Midiendo este cambio, podemos medir la concentración de la proteína presente en los fluidos corporales”, añaden.
Una vez que se introduce una proteína biomarcadora en la superficie del biosensor, se producen cambios diminutos en las propiedades eléctricas. Observando la salida eléctrica de la capa sensora pueden determinar la concentración de estas proteínas en una solución simple, lo que puede dar indicios sobre el padecimiento de varias condiciones.
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Las pruebas actuales de detección de la enfermedad de Alzheimer incluyen un cuestionario para determinar si la persona tiene síntomas, imágenes cerebrales o un proceso de punción lumbar que consiste en analizar la presencia de proteínas biomarcadoras en el líquido cefalorraquídeo del posible paciente.
El equipo ha completado la fase de prueba de concepto, demostrando que el sensor de diodo de dos electrodos es eficaz para detectar TNF alfa en un entorno de laboratorio. Sin embargo, han previsto testear el biosensor en ensayos clínicos para garantizar que pueda detectar eficazmente proteínas biomarcadoras en una muestra de sangre que contenga muchas proteínas interferentes y otras sustancias.
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