Sistema para medir actividad eléctrica de tejidos y células

En 1991, se otorgó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina a dos investigadores, Erwin Neher y Bert Sakman. Durante mucho tiempo se pensó que algunas de las actividades fundamentales en las células vivas, como la contracción muscular o la transmisión de impulsos nerviosos, era debida a un potencial eléctrico que se generaba cuando átomos o iones cargados positiva o negativamente entraban o salían de las células a través de una especie de canales, semejantes a túneles ubicados en las membranas de las células.

Erwin Neher y Bert Sakman desarrollaron un dispositivo que les permitió demostrar de modo concluyente la existencia de dichos canales iónicos en las células y medir experimentalmente el funcionamiento de los mismos.

Su técnica, denominada patch clamp, consistió en usar una pipeta de vidrio extremadamente delgada para hacer contacto con un área minúscula de la membrana exterior de la célula, en donde se encontrara un solo canal iónico. Aplicando muy poca succión, los científicos lograron que los iones empezaran a fluir desde la célula hacia la pipeta. Mediante la adaptación de un electrodo, extremadamente sensible a su sistema, pudieron medir, cada minuto, el cambio de corriente ocasionado por los iones al fluir de la célula hacia la pipeta.

La técnica desarrollada por los fisiólogos, ganadores del Nobel, pronto se convirtió en una herramienta indispensable para los científicos que estudian el comportamiento de estos canales iónicos en muchos tipos de células. Desde entonces, otros grupos de investigación en el mundo se han dedicado a desarrollar técnicas de electrofisiología.

Biosensor mexicano

En México, el doctor Asur Guadarrama Santana, investigador del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM, en colaboración con científicos del Centro de Investigación Cardiovascular Dalton (DCRC) de la Universidad de Missouri Columbia, en Estados Unidos, desarrollaron un sensor eléctrico para la medición de bioseñales, llamado SIMCAP-Bios.

El doctor Guadarrama había trabajado principalmente en el desarrollo de sensores que permitieran medir o monitorear la evaporación de solventes como tinner, etanol, acetona y alcohol isopropílico. Sin embargo, las resoluciones alcanzadas por los sensores desarrollados en el laboratorio eran comparables con las reportadas en el campo de los biosensores y despertaron el interés de investigadores del DCRC.

El Sistema de Medición Capacitivo, diseñado por Asur Guadarrama, integra los sensores eléctricos, un circuito electrónico de acondicionamiento,  un convertidor analógico digital, una fuente de alimentación y un software.

El biosensor está pensado principalmente para su aplicación en la investigación de electrofisiología, por lo cual sus desarrolladores lo adaptaron a un microscopio electrónico. De esa manera, los científicos pueden observar en el microscopio al tiempo que miden la actividad eléctrica de una célula o tejido. Además puede adaptarse a la técnica de patch clamp, creada por los ganadores del Nobel.

Hasta ahora los especialistas han probado el sensor en un corazón de embrión de pollo y con células cardíacas; también han registrado la actividad eléctrica de células de glándula suprarrenal.

Asur Guadarrama comentó que el prototipo se desarrolló en Estados Unidos y no es portátil, por lo que el siguiente pasó será reproducir el biosensor en el Departamento de Instrumentación y Medición del CCADET para mejorarlo con nuevos materiales y el diseño y desarrollo de microsensores.

A mediano plazo, el objetivo es la creación de un dispositivo portátil que pueda transportarse a laboratorios especializados en fisiología celular u hospitales para su uso en investigaciones biomédicas.