Los investigadores de Skoltech han desarrollado un prototipo de sensor basado en fluorescencia para la detección continua de concentraciones de cortisol en tiempo real, que puede ayudar a monitorizar diversas condiciones de salud. El artículo fue publicado en la revista Talanta .
El cortisol, una hormona esteroidea comúnmente conocida como la "hormona del estrés", juega un papel importante en la regulación de una variedad de procesos fisiológicos, desde los niveles de glucosa hasta la presión arterial y la inflamación. Los niveles de cortisol reducidos o elevados están relacionados con diversas enfermedades y síntomas, pero la monitorización continua y precisa del cortisol in vivo aún está fuera de su alcance. Los métodos de laboratorio existentes, como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), por fiables que sean, no pueden adaptarse a la monitorización en tiempo real debido a los requisitos de preparación de muestras.
"El objetivo es desarrollar un sensor de cortisol implantable, que funcionaría en tiempo real colocado en el flujo sanguíneo"
"En primer lugar, cualquier monitorización de analitos in vivo es un desafío. En segundo lugar, el cortisol es una molécula relativamente pequeña. Por último, siempre es destructivo realizar un análisis de sangre de ratones o pacientes humanos. La razón es simple, como tal tipo de pruebas inician el estrés y elevan la concentración de cortisol, lo que hace que la prueba no sea concluyente. El objetivo es desarrollar un sensor de cortisol implantable, que funcionaría en tiempo real colocado en el flujo sanguíneo", explica Vladimir Drachev, coautor del estudio e investigador en Skoltech y la Universidad del Norte de Texas.
Drachev y sus colegas de Skoltech crearon un prototipo de inmunosensor para la monitorización del cortisol utilizando nanopartículas de oro. El cortisol libre en la muestra desplaza complejos marcados con fluorescencia de cortisol y albúmina de suero bovino (BSA), que se unen a anticuerpos monoclonales contra el cortisol y se colocan en "islas" de oro a nanoescala en el sensor. La fluorescencia se puede medir como una señal de concentración de cortisol en la muestra. Este trabajo se realiza en colaboración con un grupo de biólogos de Skoltech dirigido por Yuri Kotelevtsev.
"Necesitamos desarrollar un sensor implantable separado del fluido biológico (sangre, saliva, fluido intersticial) con una membrana semipermeable"
En pruebas in vitro, el nuevo sensor mostró los niveles más bajos de detección de cortisol de 0,02 microgramos por mililitro, comparables a los niveles normales en el plasma humano. La respuesta reversible también se demostró in vitro. El equipo espera que su enfoque pueda conducir al desarrollo de un sensor implantable para la monitorización continua de la concentración de cortisol en tiempo real. Un sensor implantable de este tipo se verá como una fibra óptica con una celda capilar en el extremo cubierto por la membrana semipermeable colocada en una aguja fina. Esta aguja tendrá varias capas internas y estará conectada a un espectrómetro portátil mediante fibra óptica.
"Necesitamos desarrollar un sensor implantable separado del fluido biológico (sangre, saliva, fluido intersticial) con una membrana semipermeable. Tales dispositivos para medir la glucosa, por ejemplo, ya existen. Sin embargo, todavía existen grandes desafíos", concluye Drachev.