Un nanosensor detecta en el aliento el cáncer de pulmón
Investigadores informan del desarrollo de unos nanosensores ultrasensibles que, en pruebas a pequeña escala, distinguen un cambio clave en la química del aliento de las personas con cáncer pulmonar.
Por Enrique Coperías
Estos nanocopos se muestran prometedores en la detección del cáncer de pulmón al detectar un cambio en la química de la respiración. Cortesía: Adapted from ACS Sensors 2024, DOI: 10.1021/acssensors.4c01298
El aire exhalado contiene pistas químicas sobre lo que ocurre en el interior del organismo, incluidas enfermedades como el cáncer de pulmón. Explorar las maneras de detectar de forma sencilla y eficaz estos compuestos podría ayudar a los médicos a realizar diagnósticos precoces y mejorar las perspectivas de los pacientes oncológicos.
En un estudio publicado en la revista ACS Sensors, unos investigadores informan del desarrollo de unos diminutos sensores ultrasensibles que, en pruebas a pequeña escala, distinguen un cambio clave en la química del aliento de las personas con cáncer de pulmón.
Los seres humanos exhalamos muchos gases, como vapor de agua y dióxido de carbono, así como otros compuestos transportados por el aire. Los investigadores han determinado que la disminución de una sustancia química exhalada, el isopreno —un compuesto orgánico de fórmula molecular C₅H₈—, puede indicar la presencia de cáncer de pulmón.
Sin embargo, para detectar cambios tan pequeños, un sensor tendría que ser muy sensible, capaz de registrar niveles de isopreno en el rango de partes por billón (ppb). También tendría que diferenciar el isopreno de otras sustancias químicas volátiles y resistir la humedad natural del aliento.
Esta radiografía muestra un crecimiento anormal en el lado izquierdo de un pulmón, que podría corresponderse con un cáncer pulmonar. Cortesía: NCI
Sensores basados en óxido de indio para detectar el isopreno en el aliento
Los intentos anteriores de diseñar sensores de gas con estas características se han centrado en los óxidos metálicos, incluido un compuesto especialmente prometedor fabricado con óxido de indio. Un equipo dirigido por Pingwei Liu y Qingyue Wang, del Instituto Politécnico de la Universidad de Zhejiang (China), se propuso perfeccionar los sensores basados en óxido de indio para detectar el isopreno al nivel al que se encuentra de forma natural en el aliento.
Los investigadores desarrollaron una serie de sensores basados en nanopartículas de óxido de indio. En los experimentos, descubrieron que uno de los tipos, al que llamaron Pt@InNiOx, por el platino (Pt), el indio (In) y el níquel (Ni) que contiene, era el que mejor funcionaba.
Estos sensores de Pt@InNiOx pudieron detectar niveles de isopreno tan bajos como 2 ppb, una sensibilidad que superaba con creces la de sensores anteriores. También respondieron mejor al isopreno que a otros compuestos volátiles presentes habitualmente en el aliento y, lo que no es menos importante, funcionaron de forma constante durante nueve usos simulados.
Un gran avance en el cribado no invasivo del cáncer de pulmón
Es más, el análisis en tiempo real realizado por los autores de la estructura y las propiedades electroquímicas de estos nanocopas reveló que los nanoclusters de platino anclados uniformemente en las nanocapas catalizaban la activación de la detección del isopreno, lo que conducía a un rendimiento ultrasensible.
Por último, para mostrar el potencial uso médico de estos sensores, los investigadores incorporaron las nanopartículas de Pt@InNiOx a un dispositivo sensor portátil. Introdujeron en él el aliento recogido anteriormente de trece personas, cinco de las cuales padecían cáncer de pulmón.
El dispositivo detectó niveles de isopreno inferiores a 40 ppb en las muestras de los participantes con cáncer y superiores a 60 ppb, en las de los participantes sin cáncer. Según los investigadores, esta tecnología de detección podría suponer un gran avance en el cribado no invasivo del cáncer de pulmón y tiene el potencial de mejorar los resultados e incluso salvar vidas. ▪️
Información facilitada por la Sociedad Estadounidense de Química
Fuente: Ye Cheng, Raquel Portela, Pingli Wang, Pingwei Liu, Yupeng Mao, Khak Ho Lim, Jieyuan Zheng, Xuan Yang, Gensheng Zhang, Liren Ding, Wen-Jun Wang, Bo-Geng Li, Miguel A. Bañares, and Qingyue Wang. Ultrasensitive In2O3-Based Nanoflakes for Lung Cancer Diagnosis and the Sensing Mechanism Investigated by Operando Spectroscopy. ACS Sensors (2024). DOI: https://doi.org/10.1021/acssensors.4c01298
