El dispositivo incorpora dos sensores distintos, que utilizan corriente eléctrica para detectar cada una de las sustancias ( imagen: Martins, Thiago S. et al./ACS Applied Nano Materials )
Publicado el 09/04/2024
Julia Moióli | Agência FAPESP – Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) desarrollaron un chip bioelectrónico capaz de detectar al mismo tiempo las vitaminas C y D en fluidos corporales. Flexible y fácil de usar, puede adaptarse para convertirse en un dispositivo portátil, contribuyendo a una nutrición personalizada, como se detalla en un artículo publicado en la revista ACS Applied Nano Materials , destacado en portada.
Las vitaminas C y D se consideran micronutrientes que apoyan el sistema inmunológico, ya que participan en las vías metabólicas implicadas en la lucha contra virus y bacterias. Monitorear sus niveles en el cuerpo es importante porque garantiza que estén presentes en valores considerados saludables: ni demasiado ni muy poco.
Sin embargo, los métodos actualmente disponibles para ello requieren de costosos equipos de laboratorio, operados por profesionales especializados y requieren la recolección de sangre, además de generar residuos que pueden ser nocivos. Otra dificultad es detectar y analizar estas dos vitaminas al mismo tiempo, utilizando el mismo volumen de muestra.
Para simplificar este proceso, investigadores del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) apoyados por la FAPESP, BRASL, (proyectos 22/03758-0 , 22/15122-3 , 19/13514-9 , 22/00243-0 y 18/22214 – 6 ) utilizaron recursos accesibles y de costo relativamente bajo, como el carbono, y protocolos operativos rápidos para desarrollar un chip electroquímico que permite el autocontrol de los micronutrientes.
Desechable, el dispositivo incorpora dos sensores diferentes, que utilizan corriente eléctrica para detectar cada una de las sustancias. En el caso de la vitamina D, el sensor está hecho de nitruro de carbono grafítico y nanopartículas de oro y contiene una capa de anticuerpos anti-25(OH)D3 [la 25(OH)D3 es la forma más abundante de vitamina D, debido a su larga duración]. media vida]. La vitamina C está formada por nanopartículas de carbono y actúa como sensor electrocatalítico.
Su funcionamiento es sencillo: basta con conectar el chip a un dispositivo electrónico portátil similar a un glucómetro, introducir una muestra de saliva o suero sanguíneo y esperar las señales de corriente eléctrica que indiquen la presencia de vitaminas y sus niveles. El resultado se obtiene en menos de 20 minutos.
“Al inmovilizar especies electroquímicamente activas en la superficie de uno de los sensores, pudimos eliminar la necesidad de ‘ etiquetas ‘ y sondas redox, simplificando el dispositivo y reduciendo la complejidad del análisis”, afirma Thiago Serafim Martins , actualmente investigador del Imperial College de Londres (Inglaterra) y primer autor del estudio.
“Esto hace que el chip sea potencialmente más práctico y eficiente, lo que permite utilizarlo directamente en el lugar de atención. Además, debido a su flexibilidad, puede adaptarse a sensores portátiles, integrarse en una boquilla o incluso aplicarse directamente sobre la piel”.
La selectividad y especificidad del dispositivo se confirmaron con experimentos de control, diseñados para evaluar posibles interferencias de sustancias que normalmente se encuentran en muestras de suero y saliva humanos, como vitamina B12, vitamina B6, vitamina B1, vitamina B3, glucosa, lactato, cloruro de sodio y cloruro de potasio.
Desafíos
Para desarrollar el chip bioelectrónico que detecta las vitaminas C y D, los investigadores tuvieron que superar una dificultad: garantizar que no hubiera 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 lograr este objetivo, desarrollamos las dos áreas de trabajo, es decir, los dos sensores en el chip, con diferentes químicas de superficie y los configuramos para operar a diferentes potenciales eléctricos”, dice Martins.
Los científicos ven potencial para ampliar el dispositivo para detectar otros biomarcadores, incluidos los relacionados con diferentes tipos de cáncer. Pese a este avance, reconocen la necesidad de realizar estudios adicionales para validar el sensor. La intención es que, con ello, puedan iniciar el proceso de solicitud de patente y, posteriormente, transferir la tecnología al mercado.
El estudio también recibió apoyo del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq).
El artículo Chip bioelectrónico sin etiquetas ni sonda Redox para controlar las vitaminas C y el metabolito 25-hidroxivitamina D3 se puede leer en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.3c05701 .
Fuente: https://agencia.fapesp.br/51352