El biosensor detecta la glucosa en la orina y podría ayudar a las personas con diabetes a deshacerse de los «pinchazos en los dedos»
Julia Moioli | Agência FAPESP – Hay grandes posibilidades de que, en un futuro próximo, los pacientes con diabetes puedan contar con una prueba indolora y menos invasiva para monitorear sus niveles de glucosa: investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Investigación Agropecuaria Brasileña Corporation (Embrapa) han desarrollado un biosensor que puede realizar el análisis de muestras de orina. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering .
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), 422 mi aproximadamentellones de personas viven con diabetes en todo el mundo. La enfermedad se encuentra entre las diez principales causas de muerte debido a complicaciones graves como insuficiencia cardíaca, hepática y renal, ceguera y neuropatía asociada con dolor en las extremidades. La monitorización continua de los niveles de glucosa es fundamental para que estos pacientes controlen su salud.
Si bien los glucómetros, que analizan muestras de sangre obtenidas por pinchazo en un dedo, son el método más consolidado y mejor aceptado, los avances tecnológicos en biosensores pueden abrir oportunidades para opciones no invasivas e indoloras, utilizando el sudor, la saliva, las lágrimas, el aire exhalado a través de la respiración o la orina. . Las versiones existentes, sin embargo, aún no cuentan con tecnología madura y probadamente confiable, además de ser costosas y ensambladas con polímeros plásticos flexibles, que tienen una vida útil corta y no son biodegradables.
Motivados para crear una versión que cumpliera con los requisitos de estabilidad, especificidad y precisión y, además, fuera barata, simple, miniaturizable, conectable a dispositivos inteligentes, escalable y de bajo impacto ambiental, investigadores del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP), el Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP) y Embrapa Instrumentación desarrollaron pequeñas tiras que detectan glucosa en la orina por medio de voltaje eléctrico a un costo de US$ 0,25 (aproximadamente R$ 1,25) cada una.
“La elección de la orina para ese monitoreo se justifica porque la recolección de muestras es mucho más sencilla y ese líquido contiene una biblioteca de marcadores de salud que pueden ser explorados en ensayos clínicos multipropósito”, explica Paulo Augusto Raymundo Pereira, profesor del IFSC – USP y coordinador de la investigación . “Por otro lado, la sensibilidad demandaba materiales especiales, ya que los niveles de glucosa en la orina son más bajos que los de la sangre”.
Fabricado con polímeros biodegradables (ácido poliláctico y polietilenglicol), el sensor funciona de la siguiente manera: la enzima glucosa oxidasa, presente en las nanofibras de los polímeros, cataliza espontáneamente la glucosa en la orina, produciendo peróxido de hidrógeno. Al aplicar un voltaje eléctrico de 0 V [el voltaje varía de valores negativos a valores positivos, pasando por cero que, en este caso, es un valor “real”] durante 30 segundos en la muestra, el peróxido de hidrógeno se reduce aproximadamente Nanopartículas de pigmento azul de Prusia. Las señales de corriente generadas son proporcionales a los niveles de glucosa presentes en la orina.
Probar el funcionamiento y los resultados del biosensor durante la investigación, financiada por la FAPESP a través de nueve proyectos ( 13/07296-2 , 20/09587-8 , 17/18725-2 , 18/10899-4 , 16/10636-8 , 22/02164-0 , 19/01777-5 , 18/22214-6 y 16/01919-6 ), se realizó un experimento de prueba de principio con un voluntario y el resultado del nivel de glucosa en la orina fue consistente con el método portátil estándar de oro (hecho con muestra de sangre).
patente y futuro
La patente del sensor que detecta la glucosa en la orina fue presentada recientemente a través de la Agencia de Innovación de la USP. Sin embargo, los investigadores creen que su uso y, en consecuencia, sus beneficios pueden ir más allá.
Debido a su diseño genérico, la plataforma se puede extender a otros biosensores para monitoreo en el sitio, así como dispositivos que se llevan en el cuerpo y para rastrear varios recursos naturales, como el agua.
Las posibilidades de futuros esfuerzos relacionados con el trabajo incluyen el desarrollo de la producción a gran escala de fibras como las utilizadas en el dispositivo, incluso con biomateriales, y la validación del trabajo también a gran escala en comparación con metodologías de referencia estándar.
El artículo Plataforma de detección bifuncional flexible fabricada con tapetes biodegradables para detectar glucosa en la orina se puede leer en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c05438 .