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Desarrollan biosensores ópticos

En una primera etapa se probarán en tejido cerebral de ratones para detectar silimarina, sustancia con efecto protector en el desarrollo del mal de Parkinson

Posibilitarán la detección de compuestos biológicos que ayudarán a diagnosticar padecimientos como el cáncer y la diabetes (CORTESÍA DOCTORA DE LA MORA MOJICA)
Cultura 23/10/2015 00:24 Fernando Guzmán Aguilar Actualizada 04:35

Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México estudian nanomateriales para crear biosensores ópticos de alta precisión y especificidad que posibiliten la detección de compuestos biológicos, los cuales ayudarían a dar un diagnóstico temprano de padecimientos como el cáncer y la diabetes.

Con ese objetivo, Beatriz de la Mora Mojica, del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM, mediante cátedra CONACyT, sintetiza y caracteriza materiales que permitan llevar a cabo la detección de moléculas orgánicas de interés biomédico como proteínas, insulina y silimarina, un antioxidante y antiinflamatorio que se extrae de una planta conocida como cardo mariano, que tiene un efecto protector en el desarrollo del mal de Parkinson y se usa en la medicina tradicional china a fin de curar males hepáticos.

En colaboración con los doctores Mayo Villagrán, José Sániger, Citlali Sánchez Aké y Crescencio García, del CCADET, Tupak García, de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México, y Alejandro Reyes Esqueda, del Instituto de Física de la UNAM, De la Mora Mojica trabaja en la elaboración de tres tipos de biosensores ópticos.

“Se trata de microprobetas con arreglos nanométricos de oro, nanopartículas metálicas coloidales (sustancias líquidas) y cristales fotónicos de silicio poroso”, dice la investigadora.

Todos están basados en la respuesta óptica de nanopartículas. Así, por ejemplo, cuando detectan moléculas orgánicas, los cristales fotónicos de silicio poroso cambian de color y modifican la forma en que reflejan la luz.

Económicos

Las microprobetas, que son orificios micrométricos formados por depósitos de películas muy delgadas de oro, se rellenan con nanopartículas metálicas coloidales que detectan diferentes sustancias, de preferencia orgánicas.

Las nanopartículas metálicas coloidales tienen un espectro de absorción característico que se modifica cuando hay un cambio de índice de refracción en el medio en que se encuentran. Este cambio es el que permite detectar, con gran precisión, la presencia de alguna molécula de interés.

“La meta es crear bionsensores de alta sensibilidad y especificidad, una de cuyas propiedades ópticas, como su color o su absorción, cambie sólo ante un estímulo específico. Un ejemplo de una de sus potenciales aplicaciones es en la investigación de patologías como el cáncer, en la que se requieren sensores que detecten cantidades pequeñísimas de un tipo específico de proteína que, se sospecha, tiene una relación con el desarrollo de algún tipo de tumor maligno.” apunta De la Mora Mojica.

Además se busca que estos biosensores ópticos compitan en precio con los sensores más utilizados en la actualidad, como la prueba de Elisa (para la detección del VIH o virus de inmunodeficiencia humana, causante del SIDA o Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida) y los de inmunohistoquímica (para la detección de cáncer de mama).

Mediante métodos químicos y electroquímicos, la pulverización catódica y la ablasión láser, De la Mora Mojica y sus colaboradores sintetizan materiales nanométricos y caracterizan sus propiedades ópticas con el fin de establecer cuál es el más apropiado para determinar la presencia de moléculas orgánicas específicas.

Los universitarios esperan probar antes de que concluya el año las microprobetas con arreglos nanométricos de oro, las nanopartículas metá-
licas coloidales y los cristales fotónicos de sili-
cio poroso para decidir cuál de estos biosensores ópticos se puede modificar con miras a mejorar su respuesta.

Las pruebas se realizarán en colaboración con la doctora Anahí Chavarría, de la Facultad de Medicina de la UNAM, quien estudia en un modelo animal el efecto protector de la silimarina en el desarrollo del mal de Parkinson.

“La silimarina no cura esta enfermedad, pero si detiene sus síntomas, según evidencia experimental en ratones a los que se ha inyectado dicha sustancia”, aclara De la Mora Mojica.

Con los biosensores ópticos creados en el CCADET se intentará descubrir cómo los ratones metabolizan la silimarina, qué camino sigue esta sustancia durante el mal de Parkinson, dónde se pega y por qué funciona de manera protectora.

Producción a gran escala

De los tres tipos de biosensores ópticos, los más fáciles de fabricar en serie son las microprobetas con arreglos nanométricos de oro. Las nanopartículas metálicas coloidales también son relativamente fáciles de producir en serie. En cambio, la producción a gran escala de los cristales fotónicos de silicio poroso implicaría medidas de seguridad más rigurosas, ya que en ella se utilizaría ácido fluorhídrico, que es muy corrosivo.

“Los cristales fotónicos de silicio poroso igualmente pueden servir como espejos secundarios para concentrar rayos solares, porque son muy reflectivos y selectivos. Tienen, además, una gran área superficial, lo cual los hace atractivos para aplicaciones de almacenamiento de energía”, afirma De la Mora Mojica.

Eventualmente, estos biosensores ópticos podrían ser utilizados en institutos de salud y de investigación biomédica.

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