Alta precisi¨®n para detectar sustancias prohibidas o t¨®xicas

Las posibilidades de detectar con ¨¦xito la presencia de una hormona de uso prohibido en un atleta, como la nandrolona o esteroides anabolizantes, suelen ir ligadas a laboratorios especializados en los que se practican complejas y costosas t¨¦cnicas anal¨ªticas. Lo mismo ocurre si lo que se busca son trazas de una toxina en un alimento o sustancias ilegales empleadas para el engorde de ganado. Todos estos inconvenientes, que se agravan por la duraci¨®n de los procesos actuales, podr¨ªan verse minimizados gracias a un diminuto dispositivo que suma caracter¨ªsticas nanofot¨®nicas y bioqu¨ªmicas. El peque?o instrumento anal¨ªtico, todav¨ªa en forma de prototipo experimental, ha sido desarrollado conjuntamente por investigadores del Instituto de Ciencias Fot¨®nicas (ICFO) y del Instituto de Investigaciones Qu¨ªmicas y Ambientales (CSIC), ambos de Barcelona.

Los resultados del experimento acaban de publicarse en la revista especializada Biosensors & Bioelectronics. En el art¨ªculo los investigadores aseguran que el dispositivo es capaz de detectar una concentraci¨®n de 6 microgramos por litro de estanozolol, una hormona anabolizante, en apenas 20 minutos. Las t¨¦cnicas habituales, basadas la cromatograf¨ªa, suelen tardar de uno a dos d¨ªas y no siempre logran este nivel de precisi¨®n.

La clave del ¨¦xito del dispositivo desarrollado por los dos grupos barceloneses radica en la fabricaci¨®n de una estructura de tama?o nanom¨¦trico que mantiene su capacidad para interactuar con la luz. A esa nanoestructura se le a?ade un compuesto biol¨®gico especialmente preparado para adherirse a su superficie y, al mismo tiempo, enlazar ¨²nicamente con mol¨¦culas de estanozolol. Todo ello en un espacio que oscila entre los 50 y 100 nan¨®metros, un tama?o unas mil veces inferior al di¨¢metro de un cabello.

Gustos de la luz

"A la luz no le gustan los materiales de menor tama?o que su longitud de onda", explica Romain Quidant, investigador del ICFO que ha participado en el experimento. Pero si el haz de luz se modula adecuadamente y se emplean mol¨¦culas de un metal noble, como oro y plata, puede presentarse un fen¨®meno conocido como resonancia de plasm¨®n. De acuerdo con el tama?o, la forma, el tipo de material y las propiedades de la estructura que se construya, el color de la luz que se emita como respuesta a la recibida es diferente, a?ade el investigador. Eso es lo que determina que el plasm¨®n (las nanopart¨ªculas) tenga mayor o menor resonancia.

Esta caracter¨ªstica es la que se ha aprovechado para poner a punto el nuevo biosensor, indica Gon?al Badenas, tambi¨¦n del ICFO. Lo que ha hecho su grupo es estructurar una nanopart¨ªcula de oro capaz de absorber luz blanca y concentrarla en un punto concreto de su superficie. Por su parte, los investigadores del CSIC, liderados por Pilar Marco, han procedido a su funcionalizaci¨®n, es decir, han dado con un compuesto capaz de enlazar por un punto con la superficie de la nanopart¨ªcula de oro y por otro con la hormona anabolizante. El conjunto se integra en un sustrato de silicio.

El resto es simple: se toma una gota de sangre presuntamente contaminada y se deposita sobre el biosensor. Cuando se le aplica luz blanca, se obtiene una respuesta diferente en el color de la luz en funci¨®n de si hay o no estanozolol. Dado que en un mismo dispositivo puede haber varias nanoestructuras y que en cada una de ellas pueden enlazar varias mol¨¦culas de la sustancia buscada, es posible adem¨¢s cuantificar su presencia. Dicho de otro modo, el biosensor se ilumina m¨¢s o menos de acuerdo con la concentraci¨®n de la hormona.

El trabajo publicado, explica Quidant, viene a ser la demostraci¨®n de que "el principio es v¨¢lido", es decir, que es posible construir dispositivos de tama?o nanom¨¦trico que pueden interactuar con la luz y que existen posibles aplicaciones en forma de sensor. Pero que se hagan realidad, admite, depende en buena medida de la tecnolog¨ªa. "La demostraci¨®n cient¨ªfica y su salto a algo parecido a un prototipo ya est¨¢ hecho", se?ala Badenas. "Lograr un instrumento que pueda ser manejable depende de tecn¨®logos y de investigadores aplicados".