07/02/2018

Un nou biosensor òptic detecta possibles problemes al voltant de les ferides cròniques

Aquest instrument permet detectar i quantificar el biomarcador TNF-α, la sobreproducció del qual s’associa amb la inflamació persistent i la destrucció de teixit

Els investigadors Lluís Marsal i Elisabet Xifré, davant de l’aparell d'espectroscòpia de reflectància interferomètrica que han utilitzat per desenvolupar el sensor, un mètode òptic que permet detectar nivells de senyal ínfims.

El biosensor òptic que han desenvolupat els investigadors de la Universitat Rovira i Virgili i de la Universitat del Sud d’Austràlia permet detectar de manera ràpida i fiable la presència del biomarcador TNF-α, un important marcador biològic present a l’entorn de les ferides cròniques com podrien ser les úlceres diabètiques dels peus, les úlceres de pressió o les úlceres venoses de les cames. La detecció i quantificació del TNF-α és molt important, ja que la sobreproducció s’associa a la inflamació persistent i la destrucció de teixit. El TNF-α és una citoquina proinflamatòria —que regula el mecanisme de la inflamació— i es correlaciona amb l’estat de cicatrització de les ferides. Té un paper important en la immunitat i la inflamació. La detecció i quantificació indica l’evolució de les ferides i permet veure l’evolució del tractament.

Aquest biosensor s’ha dissenyat amb un material altament penetrable, l’alúmina nanoporosa, amb nanopors d’una mida de 50 nanòmetres, la superfície dels quals és modificada químicament perquè quedi unida selectivament al biomarcador TNF-α que es vol detectar. Els nanopors comporten l’augment de la superfície efectiva de detecció, raó per la qual aquest sensor presenta una alta sensibilitat, de manera que en aquest cas no detecta falsament altres elements que es podrien trobar en els líquids de les ferides. La unió del biomarcador TNF-α amb la superfície dels nanopors causa un canvi en la resposta òptica, que es quantifica mitjançant una tècnica anomenada tècnica d’espectroscòpia de reflectància interferomètrica, un mètode òptic que permet detectar nivells de senyal ínfims, i obtenir així un sensor d’alta sensibilitat que no requereix elements addicionals, com ara marcadors fluorescents. Així, aquest estudi estableix els fonaments per desenvolupar nous biosensors basats en nanomaterials com a eines per al diagnòstic i la vigilància de l’evolució curativa de les lesions cròniques.

Evitar desplaçaments i incrementar la vigilància

En aquests moments el sensor només s’utilitza en un àmbit experimental, però a la llarga i una vegada desenvolupat íntegrament es podria aplicar de manera que el pacient l’utilitzaria a casa, n’obtindria les dades i les enviaria telemàticament al centre de salut perquè en fessin l’anàlisi sense haver- de desplaçar-se. Analitzar el procés d’evolució de la malaltia evitaria, a banda del desplaçament del pacient, una anàlisi i vigilància més freqüent de l’evolució de la ferida i en disminuiria els costos, perquè es reduirien el nombre de visites al centre de salut. Es tracta de pacients que moltes vegades són crònics, com els diabètics i en molts casos les evolucions d’aquestes ferides són molt llargues.

Aquest treball s’ha realitzat en col·laboració entre el grup de recerca de l’Institut Future Industries, de la Universitat del Sud d’Austràlia, dirigit pel professor Nicolas H. Voelcker, i el grup de recerca NePhoS (Sistemes Nanoelectrònics i Fotònics), del Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica i Automàtica de la URV, dirigit pel professor Lluís Marsal. La col·laboració entre aquests dos grups de recerca, essencial per al desenvolupament d’aquest biosensor, ha inclòs una estada de tres mesos de l’estudiant de doctorat de la Universitat del Sud d’Austràlia Gayathri Rajeev als laboratoris de la Universitat Rovira i Virgili, supervisada per les investigadores Beatriz Prieto i Elisabet Xifré.

Referència bibliogràfica: Rajeev, G.; Xifre-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 els resultats de la recerca: