07/02/2018

Un nuevo biosensor óptico detecta posibles problemas alrededor de las heridas crónicas

Este instrumento permite detectar y cuantificar el biomarcador TNF-α, la sobreproducción del cual se asocia con la inflamación persistente y la destrucción de tejido

Los investigadores Lluís Marsal y Elisabet Xifré, ante el aparato de espectroscopia de reflectancia interferométrica que han utilizado para desarrollar el sensor, un método óptico que permite detectar niveles de señal ínfimos.

El biosensor óptico que han desarrollado los investigadores de la Universitat Rovira i Virgili y de la Universidad de Australia Meridional permite detectar de manera rápida y fiable la presencia del biomarcador TNF-α, un importante marcador biológico presente alrederdor de las heridas crónicas como úlceras diabéticas de los pies, úlceras por presión o úlceras venosas de las piernas. La detección y cuantificación del TNF-α es muy importante, ya que la sobreproducción se asocia a la inflamación persistente y la destrucción de tejido.

El TNF-α es una citoquina proinflamatòria —regula el mecanismo de la inflamación— y se correlaciona con el estado de cicatrización de las heridas. Tiene un papel importante en la inmunidad y la inflamación. La detección y cuantificación indica la evolución de las heridas y permite ver la evolución del tratamiento.

Este biosensor se ha diseñado con un material altamente penetrable, la alúmina nanoporosa, con nanoporos de 50 nanómetros de tamaño, la superficie de los cuales es modificada químicamente con el objetivo de que quede unida selectivamente al biomarcador TNF-α que se quiere detectar.

Los nanoporos aumentan la superficie efectiva de detección. Por ese motivo este sensor es altamente sensible, de forma que, en este caso, no detecta falsamente otros elementos que se podrían encontrar en los líquidos de las heridas. La unión del biomarcador TNF-α con la superficie de los nanoporos causa un cambio en la respuesta óptica, que se cuantifica mediante una técnica llamada espectroscopia de reflectancia interferomètrica, un método óptico que permite detectar niveles de señal ínfimos y obtener así un sensor de alta sensibilidad que no requiere elementos adicionales como, por ejemplo, marcadores fluorescentes. Este estudio establece las bases para desarrollar nuevos biosensores basados en nanomaterials como herramientas para el diagnóstico y la vigilancia de la evolución curativa de las lesiones crónicas.

Evitar desplazamientos eincrementar la vigilancia

Este trabajo se ha realizado en colaboración entre el grupo de investigación del Instituto Future Industries, de la Universidad de Australia Meridional, dirigido por el profesor Nicolas H. Voelcker, y el grupo de investigación NePhoS (Sistemas Nanoelectrónicos y Fotónicos), del Departamento de Ingeniería Electónica, Eléctrica y Automática de la URV, dirigido por el profesor Lluis Marsal. La colaboración entre estos dos grupos de investigación, esencial para el desarrollo de este biosensor, ha incluido una estancia de tres meses del estudiante de doctorado de la Universidad de Australia Meridional, Gayathri Rajeev, en los laboratorios de la Universitat Rovira i Virgili, supervisada por las investigadoras del grupo Nephos Beatriz Prieto y Elisabet Xifré.

En estos momentos el sensor sólo se utiliza en un ámbito experimental, pero una vez desarrollado íntegramente se podría aplicar de forma que el paciente lo utilizaría en casa, obtendría los datos y los enviaría telemáticamente al centro de salud para que hiciesen el análisis sin tener que desplazarse. Analizar el proceso de evolución de la enfermedad evitaría, además del desplazamiento del paciente, un análisis y vigilancia más frecuente de la evolución de la herida y disminuiría los costes, porque se reducirían el número de visitas al centro de salud. Se trata de pacientes que muchas veces son crónicos, como los diabéticos, y en muchos casos las evoluciones de estas heridas son muy largas.

Referencia bibliográfica: Rajeev, G.; Cifro-Perez, @E.; Prieto Simon, B.; Cowin, A. J.; Marsal, L. F.; Voelcker, N. H. A “Label-Free Optical Biosensor Based on Nanoporous Anodic Alumina for Tumour Necrosis Factor-Alpha Detection in Chronic Wounds”. Sensors Actuators, B Chem. 2018, 257, 116–123. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.10.156

La investigadora Elisabet Xifré explica los resultados de la investigación (con subtítulos):