Biosensor de nanopartículas de oro para detectar hipertensión arterial

La hipertensión arterial es conocida como una enfermedad silenciosa, mucha gente ni siquiera sabe que la padece, porque es asintomática, sin embargo, es considerado un padecimiento, que, si no se trata, puede ser progresivo, mortal e incurable.

La Encuesta Nacional de Salud y Nutrición de Medio Camino 2016, realizada por el Instituto Nacional de Salud Pública y la Secretaría de Salud, estimó que uno de cada cuatro adultos en México padece hipertensión arterial, de éstos 40% no sabe que la tiene y del 60% que conoce el diagnóstico, solamente la mitad están controlados.

Frente a esta situación contar con un dispositivo que fuera capaz de decir si somos hipertensos o no (como cuando un glucómetro, gracias a una gota de sangre, indica si una persona tiene alta su cantidad de glucosa en la sangre) sería una opción más para poder detectar a tiempo este padecimiento y tratarlo adecuadamente.

Estos dispositivos también conocidos como biosensores son cualquier sistema que permite medir alguna propiedad biológica de interés y convertirla en algo que se pueda medir. Para ello, primero se parte de identificar un biomarcador, que es una sustancia que puede ser biológica o química.

“Es algo que está cambiando en el sistema biológico y que puede servir para detectar una enfermedad o darle seguimiento” explicó la doctora María Beatriz de la Mora Mojica del Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT) de la UNAM.

Una vez que se identifica el biomarcador, se debe tener un bioreceptor que distinga de toda la muestra una señal, la cual a su vez será traducida en una señal medible (que puede ser óptica, eléctrica o electroquímica), así como procesada y analizada para poder asociarla desde el diagnóstico de una enfermedad hasta el seguimiento de ésta.

Por ejemplo, la investigadora explica que una vez que conocen el biomarcador, si se quisiera elaborar un biosensor óptico, deben buscar un material, del cual se conozca su respuesta óptica de base, es decir, cómo refleja, transmite o emite la luz, para que cuando se le coloque la sustancia (una gota de sangre, saliva, etcétera) sea capaz de analizarla y medir si tiene el biomarcador o no.

Colaboración institucional

La doctora Doris Cerecedo Mercado, del Instituto Politécnico Nacional, descubrió un biomarcador en las personas hipertensas y es un canal iónico de sodio, que es un conjunto de proteínas que está en las plaquetas.

• Las plaquetas son células sanguíneas que ayudan a coagular, que cuando nos cortamos mandan una señal para que se forme un trombo y se cierre la herida, se cicatriza.

“El problema de las personas hipertensas es que todo el tiempo tienen estimuladas las plaquetas y ese estímulo genera un cambio en su membrana, entonces mi colega del IPN se puso a medir ese cambio y encontró que había canal iónico con forma de un poro formado por proteínas que deja salir o entrar al sodio, que se llama canal epitelial de sodio, que cuando la plaqueta está recibiendo mucha presión se encuentra en mayor cantidad en la membrana. Por una razón que seguimos tratando de entender a profundidad, empieza a haber muchos más canales de los que habría en una persona que no tiene hipertensión”, puntualiza la doctora De la Mora Mojica. 

Una vez con el biomarcador detectado, iniciaron una colaboración entre el IPN y la UNAM, con el fin de que en el ICAT se pudiera hacer un biosensor que detectara este biomarcador en sangre.

La doctora Beatriz de la Mora y la estudiante de doctorado Diana García Rubio se incorporaron al proyecto y realizaron distintos experimentos y desarrollaron una metodología para poner nanopartículas en un sistema coloidal (líquido) y funcionalizarlo, es decir, pegarles un anticuerpo que identifica de manera específica el biomarcador.

• Ese anticuerpo a su vez debe reconocer la cantidad de canales epiteliales de sodio, porque entre mayor sea la cantidad que tienen, eso indica que el paciente es hipertenso o está experimentando una presión sanguínea intensa a la que están respondiendo sus plaquetas, sobre expresando dicho canal.

Entre los materiales que utilizaron en este trabajo de investigación para poder detectar el biomarcador se encuentran las nanopartículas de oro, cuyas propiedades les permiten procesar señales ópticas y aplicarlas a problemas médicos.

La investigadora explica que la razón por la que utilizaron oro es porque cuando este material se trabaja en tamaños nanométricos es muy reactivo químicamente, lo cual permite que se le pegue con facilidad casi cualquier cosa o químico: “por ejemplo, un químico que vaya pegado al anticuerpo y que tenga la función de ir y pegarse de manera específica en el biomarcador, es decir, en el canal epitelial de sodio.”

Además, utilizaron nanopartículas de oro porque tiene una respuesta óptica buena y tienen la ventaja de que una vez que se le pega algo, dicha respuesta de inmediato cambia, es muy sensible.

“Tiene una respuesta óptica única, que además es muy sensible a cualquier cambio en su alrededor, por ejemplo, cuando le pegamos un químico cambia y eso lo medimos, luego, cuando a ese químico le pegamos el anticuerpo vuelve a cambiar, si le pegamos las plaquetas cambia nuevamente y si éstas son de hipertenso cambia de una forma y si son de una persona sana lo hace de otra”, explica la investigadora.

Para este trabajo se analizaron las plaquetas de 50 personas: 25 sanas y 25 hipertensas. Dichas muestras se colocaron en una solución de nanopartículas de oro que contenían el anticuerpo, se buscó ir siguiendo la respuesta óptica para ver quienes tenían muchos canales de sodio y eran hipertensos y si la señal óptica no cambiaba tanto entonces era una persona sana.

Para una segunda etapa de este proyecto se consiguió financiamiento de la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Ciudad de México, en donde la prueba se aplicará a más de 100 pacientes de una clínica del IMSS, con el fin de saber si al escalar el estudio a más personas sigue siendo confiable.