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Un equipo de la Universidad Carlos III de Madrid ha desarrollado el primer aptasensor fotoelectroquímico. Sus creadores afirman que es capaz de detectar la presencia del virus de la covid-19 con mayor sensibilidad que una prueba de antígenos y de forma más económica que una prueba PCR.
Científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han desarrollado el primer aptasensor fotoelectroquímico que detecta el virus SARS-Cov-2 en una muestra de saliva. Este dispositivo, que utiliza aptámeros (un tipo de anticuerpos químicos), tiene más sensibilidad que los basados en antígenos y realiza la detección de manera más rápida y barata que las pruebas PCR.
Según sus creadores, estos nuevos dispositivos pueden ser incorporados en sistemas de diagnóstico portátiles y son fáciles de utilizar.
El nuevo aptasensor tiene gran sensibilidad a diferentes concentraciones del virus, y es capaz de detectar concentraciones inferiores a 0,5 nanomolares (nM), típicas en pacientes que todavía no han desarrollado ningún síntoma de la covid-19.
Además, también funciona en concentraciones superiores (hasta 32 nM), por lo cual podría dotar a la práctica clínica de una herramienta adicional para monitorizar la evolución de la infección en los pacientes.
El uso sería muy similar a los actuales sensores de antígenos: habría que disolver una muestra de la saliva del paciente en una solución tampón y después depositarla en la superficie del sensor. La medida estaría disponible en unos minutos.
“La ventaja sobre los actuales sensores basados en antígenos es la mayor sensibilidad y especificidad de las medidas de los sensores fotoelectroquímicos que son comparables a otras más complejas, como las basadas en fluorescencia, y más sencillas, baratas y rápidas que las basadas en PCR”, señala Mahmoud Amouzadeh Tabrizi, de la Universidad Carlos III (UCM3) y autor principal de la investigación.
Un sensor fotoelectroquímico se puede asimilar a una célula solar o al fenómeno de la fotosíntesis: en ambos casos, ante la presencia de luz (fotones), un material concreto (o molécula) es capaz de generar una corriente eléctrica (electrones).
El investigador señala que en su caso han usado “una superficie que contiene puntos cuánticos basados en nitruro de carbono grafítico y sulfuro de cadmio (C3N4-CdS) con propiedades fotoactivas. Es sobre esta superficie sobre la que, además, se inmoviliza un receptor concreto de tal manera que, en presencia de la molécula objetivo, ésta se une al bioreceptor disminuyendo en ese caso la generación de corriente asociada a la presencia de luz”.
La ventaja sobre los actuales sensores basados en antígenos es la mayor sensibilidad y especificidad de las medidas, comparables a otras más complejas, basadas en fluorescencia, y más sencillas, baratas y rápidas que las PCR
Además, continúa Tabrizi, en este sensor concreto el bioreceptor que se ha usado es un aptámero capaz de interactuar con el dominio receptor-obligatorio (RBD, por sus siglas en inglés) del virus SARS-CoV-2, de ahí el nombre de aptasensor fotoelectroquímico.
Los resultados de este y otros trabajos del grupo en la detección del SARS-CoV-2 en saliva han sido publicados recientemente en varias revistas científicas, como Sensors and Actuators B: Chemical y Biosensors and Bioelectronics.
Según señala Pablo Acedo, responsable de Sensores y Técnicas de Instrumentación (SITec) de la UC3M, “la idea ahora es complementar estos resultados con el desarrollo de instrumentos y diagnósticos biomédicos completos para obtener un sistema de diagnóstico de alta sensibilidad y especificidad, portátil y de potencial bajo coste para su uso en la práctica clínica.
“Se trataría de obtener un diagnóstico similar al que existe hoy disponible para la lectura de glucosa en sangre en los pacientes con diabetes, por ejemplo. Nuestra idea es contactar también con empresas que puedan estar interesadas en estos desarrollos”, añade el investigador
Uno de los aspectos críticos en la fabricación de este tipo de sensores electroquímicos basados en nanomateriales es la correcta caracterización de la superficie del material y del receptor inmovilizado en la superficie.
Para ello, los investigadores han empleado diversas técnicas y tecnologías, como microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía de fuerza atómica (AFM) y espectroscopia por transformada de Fourier (FTIR).
“Los resultados obtenidos a partir del uso de todas estas técnicas son los que nos permiten asegurar que tanto la fabricación del nanomaterial fotosensible deseado como la inmovilización del bioreceptor se han realizado satisfactoriamente”, concluye Acedo.
Estos materiales están compuestos únicamente de proteínas, capaces de entregar de forma prolongada en el tiempo, nanopartículas que pueden dirigirse a células tumorales específicas y destruirlas. Imitan a los gránulos secretores naturales del sistema endocrino y han sido probados con éxito en modelos de ratón con cáncer colorrectal.
Un equipo de la Universidad Rey Juan Carlos está abordando el reto de definir y diseñar cómo se visualizará este gemelo virtual para simular distintos cambios de medicación y de tratamientos en esquizofrenia, ictus y epilepsia.
