Crean un biochip que mide los niveles de glucosa en la saliva

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, ha diseñado un dispositivo biológico capaz de medir las concentraciones de glucosa presentes en la saliva humana, un medio en el que la glucosa se encuentra mucho más diluida que en la sangre.

Esta técnica podría acabar con la necesidad de los diabéticos de extraerse sangre para analizar sus niveles de glucosa.

Según un estudio internacional reciente, en el mundo padecen diabetes casi 350 millones de adultos. Por otro lado, el número de afectados aumentó en nuestro planeta, entre 1980 y 2008, en 194 millones de personas.

Para todas ellas, sacarse muestras de sangre es la manera más común de analizar sus niveles de glucosa. Pero este sistema es invasivo, y cuanto menos mínimamente doloroso.

Alternativa a los análisis de sangre

La alternativa propuesta por los especialistas de Brown consiste en un biochip destinado al análisis de moléculas orgánicas, constituido por miles de interferómetros plasmónicos, que son “instrumentos” de tamaño nanométrico que detectan cambios en las longitudes de ondas de la luz. Estos cambios pueden relacionarse con la presencia en el medio de la sustancia analizada.

En un comunicado de la Universidad de Brown, se explica que el nuevo biochip le saca partido a la convergencia entre la nanotecnología y la plasmónica de superficie, una disciplina que explora la interacción de dos partículas subatómicas: los electrones y los fotones o partículas elementales de la luz.

La nanotecnología fue aplicada por los ingenieros de Brown para grabar miles de interferómetros plasmónicos en la superficie metálica de un biochip del tamaño de una uña.

La plasmónica de superficie se empleó para detectar los niveles de concentración de moléculas de glucosa en agua con el chip, a partir de la interacción de fotones y electrones en él presentes.

Detección a partir de cambios lumínicos

Los investigadores hicieron lo siguiente. Cada interferómetro fue realizado tallando una grieta de unos 100 nanómetros (cada nanómetro equivale a la billonésima parte de un metro) de ancho. Después grabaron un surco de 200 nanómetros de ancho a cada lado de la grieta.

Cada una de estas grietas captura los fotones (partículas de la luz) entrantes y los confina. Entretanto, los surcos dispersan los fotones entrantes, que de este modo interactúan con los electrones libres de la superficie metálica del biochip. Estas interacciones entre fotones y electrones generan un polaritón, es decir, ondas con una longitud de onda menor que la que emiten los fotones en el espacio libre.

Dichas ondas de la superficie plasmónica se mueven a lo largo de la superficie del biochip, hasta que se encuentran con los fotones de la grieta, de manera muy similar a lo que sucedería cuando dos olas del océano, que proceden de direcciones distintas, chocasen una con la otra.

Esta “interferencia” determina un máximo y un mínimo en la intensidad de la luz transmitida como resultado. Cuando en el sistema se da la presencia de un analito, o de una sustancia química que se está midiendo, la intensidad lumínica cambia.

Este cambio puede ser medido para la detección de la glucosa, pero también para cualquier otra sustancia, explican los investigadores. Para ello, bastaría con cambiar los interferómetros, afinando las distancias entre la grieta y los surcos que contienen.

De esta forma, “sería posible usar estos biochips para cribar múltiples biomarcadores de pacientes individuales, todos a la vez y en paralelo, con una sensibilidad sin precedentes”, aseguran.

Identificar otras sustancias

Las pruebas realizadas hasta ahora con este sistema han demostrado su eficiencia para detectar bajísimos niveles de glucosa: en ellas se constató que el biochip podía detectar niveles de glucosa similares a los encontrados en las saliva humana. La glucosa en la saliva suele tener concentraciones 100 veces más bajas que las halladas en la sangre.

Según Domenico Pacifici, uno de los autores del avance, del que se ha hecho eco Nano Letters, estos resultados constatan por tanto que “los interferómetros plasmónicos pueden usarse para detectar moléculas en bajas concentraciones, con una impresión (nanométrica) diez veces menor que un cabello humano”.

Y no sólo moléculas de glucosa: la técnica podrá utilizarse para detectar también otras sustancias, desde ántrax a compuestos biológicos, afirma Pacifici.

“El método propuesto hará posible un rendimiento muy alto en las detecciones de analitos medioambiental y biológicamente relevantes, con un diseño muy compacto. Podemos hacerlo con una sensibilidad que rivaliza con las tecnologías modernas”, asegura el investigador.