Dispositivo casero autónomo

Desarrolla Ciencias biosensor que mide glucosa e insulina

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Trabaja a partir de una gota de fluido corporal; es capaz de mandar los datos a una computadora, teléfono o cualquier otro electrónico

Laura Romero, 17 de octubre de 2016

En la Facultad de Ciencias se desarrolla un biosensor en un dispositivo autónomo casero que, a partir de una sola gota de sangre, pueda medir simultáneamente glucosa e insulina. Además, es capaz de mandar los datos a una computadora, teléfono o cualquier otro dispositivo electrónico del paciente, del médico o de las instituciones de salud para hacer frente al grave problema de salud pública que representa la diabetes.

Este diseño, ganador el año pasado de uno de los 12 premios de Investigación de Google para América Latina, hoy en día ha sido merecedor de una extensión de ese reconocimiento por sus mejoras: la posibilidad de detección de tipo óptico del chip se ha ampliado enormemente a cualquier reacción donde haya un anticuerpo y un antígeno y, con ello, ha mejorado la capacidad de diagnosticar y dar seguimiento a un gran número de enfermedades.

La detección se ha logrado no sólo en sangre, sino también en saliva. Incluso, la forma de medición de la glucosa puede extenderse a cualquier reacción química que produzca una corriente eléctrica.

Hasta ahora se han obtenido resultados confiables para hormonas como insulina, prolactina, estimulante de la tiroides y del crecimiento. Por ello, la innovación, que permitirá dar a los pacientes tratamientos más específicos y certeros, ya cuenta con solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual.

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Parte de la microfluídica para la separación de sangre en plasma y mezclado de soluciones para detección. Fotos: Fernando Velázquez.

Nuevo diseño

El nuevo diseño del biosensor dual glucosa-insulina es producto del trabajo de un equipo multidisciplinario –en el que participan biólogos, físicos e ingenieros– que confluye en el Laboratorio Nacional de Soluciones Biomiméticas para Diagnóstico y Terapia, con sede en la Facultad de Ciencias.

Catalina Stern Forgach destacó que para el biosensor se diseñó una novedosa manera de detectar la insulina, en tanto para la glucosa se empleará el método tradicional, pero con cuatro pruebas simultáneas para disminuir la incertidumbre.

Al respecto, la científica refirió que los glucómetros comerciales presentan un error de cerca de 25 por ciento; por eso, “haremos con la misma muestra cuatro mediciones simultáneas y sacaremos el promedio”.

Así, explicó, una gota de sangre se dividirá en dos; una parte servirá para la medición de insulina y la otra para glucosa. Esta última, a su vez, se dividirá en cuatro; al medir lo mismo por cuadruplicado el error se ha reducido a siete por ciento.

La posibilidad de detectar glucosa en saliva, añadió, evitará que los pacientes se tengan que pinchar los dedos para obtener las muestras de sangre, y las mediciones serán mucho más cómodas y fáciles.

La novedad en lo referente a la insulina, precisó, es que se trata de un ensayo denominado ELISA por competencia, en el que se usarán por un lado anticuerpos anti-insulina marcadas con fluoróforos, y por otro, unas bolitas electromagnéticas llamadas dynabeads, que estarán funcionalizadas con la propia insulina.

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Sensor de glucosa. Sistema electrónico para procesar información que proporciona el sensor y lo comunica al software.

Tres zonas

Tatiana Fiordelisio Coll, también integrante del equipo, aclaró que el chip o biosensor está dividido en tres zonas; en la primera se coloca la muestra, una gotita de sangre o saliva. De ahí pasa por un microcanal hasta llegar a una zona de reacción donde se encuentran anticuerpos específicos para lo que se quiere medir, marcados con una molécula fluorescente de alta sensibilidad o quantum dot.

En la misma zona de reacción, los anticuerpos que no se unieron a las moléculas de la muestra y quedaron libres son atrapados por las dynabeads o nanopartículas magnéticas funcionalizadas, para ser regresados hacia donde no hay reacción y ahí ser medidos a partir de la fluorescencia.

“Entre más moléculas de insulina hay, se utilizan más anticuerpos y menos se pegan en las nanopartículas, por eso vemos menos señal en los detectores. Pero entre menos moléculas hay en la gotita de sangre o saliva, más anticuerpos quedan libres y un mayor número se pega a la pelotita, entonces la señal aumenta.”

La idea, dijo Mathieu Hautefeuille, es desarrollar dispositivos para hacer mediciones en donde se necesita, sin que los pacientes tengan que desplazarse grandes distancias o esperar tiempos muy largos. Este biosensor sería muy útil para hacer una primera aproximación y saber quién tiene una enfermedad.

Gracias a la miniaturización y al control del microfluido será posible contar con un biosensor de mayor sensibilidad, aplicable a muchas afecciones o detección de niveles de alguna hormona en nuestro cuerpo, y al alcance de la mayoría.

Por ejemplo, recordó Fiordelisio, alrededor de 11 por ciento de las mujeres tiene ovario poliquístico debido a un desajuste de hormonas. No obstante, no se realizan esos análisis en los sistemas de salud pública por su alto costo. La innovación de la UNAM permitiría a enfermos crónicos, que deben estar monitoreados, hacerlo sin necesidad de ir a laboratorios clínicos.

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Importancia de la detección temprana

Mariana Centeno, estudiante de doctorado, apuntó que antes de que una persona sea declarada diabética presenta picos de insulina. Detectarlos a tiempo retardaría los efectos o enfermedades secundarias que produce la diabetes, padecimiento crónico y degenerativo que está causando un gran impacto en el sistema de salud.

El chip, que tendrá el tamaño de un portaobjetos de 7.5 por tres centímetros, contendrá las partículas magnéticas funcionalizadas, es decir, con combinaciones para lo que se quiere medir, ya sea uno, dos o tres analitos (componente –ion, un elemento o un compuesto– de interés analítico en una muestra).

“El biosensor tiene un gran alcance; ésa es la importancia de un proyecto multidisciplinario”, opinó José Jiménez, también alumno de doctorado.

Por último, Jehú López, encargado de la parte electrónica, refirió que el dispositivo tiene un sistema que procesa las señales provenientes del sensor, las cuales se envían a una computadora, teléfono o cualquier otro dispositivo, donde se procesa la información. Por ahora, adelantó, se está desarrollando más esta parte para procesar el método óptico que se usará para medir la insulina.

Respecto al premio de Google, Stern recordó que se da al proyecto, porque el chip aún no existe; “el apoyo es para generarlo. En ese sentido, es diferente a otros galardones”.