Los biosensores ayudan con el diagnóstico no invasivo de enfermedades

Investigadores brasileños probaron la capacidad de diferentes materiales para producir sensores para la detección del PCA3, un gen que está sobreexpresado en el cáncer de próstata. La técnica también se puede utilizar para diagnosticar enfermedades infecciosas, incluyendo COVID-19.

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La eficacia de los biosensores utilizados en las pruebas clínicas depende críticamente de la superficie del dispositivo en el que se inmovilizan las moléculas de biorecognición.
Esta superficie se puede ajustar y a veces controlar utilizando monocapas moleculares autoensambladas como matrices. Las monocapas son películas formadas por moléculas orgánicas que en las condiciones adecuadas se ensamblan espontáneamente sobre superficies metálicas a través de enlaces químicos entre los átomos de azufre y el metal.

Un estudio realizado en el Instituto de Física São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP) en Brasil comparó el rendimiento de dos tipos de monocapas autoensambladas, una consistente en ácido mercaptoacético (MAA) en agua y etanol, y otra de ácido 11-mercaptoundecanoico (11-MUA) en etanol. Las respectivas películas fueron evaluadas en términos de su capacidad para producir sensores para la detección del gen PCA3, que es específico de las células de cáncer de próstata.

«Demostramos que la inmovilización eficiente de una simple tira de ADN para detectar el gen PCA3 se puede lograr incluso en monocapas menos organizadas, siempre y cuando los grupos terminales estén ionizados», dijo Paulo Augusto Raymundo Pereira, autor principal del estudio. Un artículo que informa de los hallazgos se publica en The Journal of Physical Chemistry C.

El estudio fue apoyado por la Fundación de Investigación de São Paulo – FAPESP a través de una beca postdoctoral otorgada a Raymundo-Pereira, y una beca y una Beca regular de investigación otorgada a otros participantes. Otra fuente de financiación fue el Proyecto Temático «Hacia una convergencia de tecnologías: desde la detección y el biosensing hasta la visualización de la información y el aprendizaje automático para el análisis de datos en el diagnóstico clínico», dirigido por Osvaldo Novais de Oliveira Junior, asesor de investigación de Raymundo-Pereira. «El estudio mostró que las diferencias en el rendimiento entre los biosensores hechos con la película MAA y la película 11-MUA no se deben únicamente a la organización monocapa. La ionización del grupo de carboxilato es importante. Por esta razón, es necesario conocer las condiciones adecuadas para la formación de la película con estas características», dijo Raymundo-Pereira.

Debido a que MAA ha demostrado ser prometedora para las matrices de biosensores, la comparación de las diferentes condiciones de preparación investigadas en el estudio puede contribuir a la producción de películas de alta calidad. «Este conocimiento puede ayudar a construir otros tipos de matriz preparada con monocapas», dijo Raymundo-Pereira. «Ahora está disponible para cualquier investigador. Como efecto secundario, nuestro propio grupo ha creado otro biosensor para detectar el nuevo coronavirus».

Destacó la importancia de construir biosensores no invasivos, especialmente a la luz del creciente uso de telemedicina durante la pandemia debido al distanciamiento social. «En el diagnóstico y monitoreo del cáncer de próstata, que era nuestra prueba de concepto, el procedimiento estándar es cuantificar el nivel de antígeno o PSA prostático específico», dijo. «Esto implica tomar una muestra de sangre del paciente, que es un procedimiento invasivo.

Además, el resultado no siempre es concluyente, ya que una gran proporción de falsos positivos son el resultado de altos niveles de PSA asociados con la inflamación de la próstata, por ejemplo. En este caso, la recomendación médica es la biopsia, que es aún más invasiva. El antígeno expresado por el gen PCA3 puede ser detectado en orina por los usuarios de un biosensor que podría ser vendido por las farmacias.»

«Ambas contribuciones del estudio se relacionan con un diagnóstico más preciso del cáncer de próstata y la posibilidad de reemplazar métodos de detección tales como PCR (reacción en cadena de la polimerasa), que es esencial para diagnosticar no sólo el cáncer, sino también otras enfermedades, incluyendo COVID-19», dijo Oliveira Junior.

MEDICA-tradefair.com; Fuente: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo