Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (Alemania) han desarrollado un biosensor implantable que puede medir las concentraciones de varios biomarcadores y fármacos en el cuerpo. A diferencia de muchos dispositivos implantables, el sensor puede permanecer colocado debajo de la piel durante muchos meses sin ser rechazado por el cuerpo ni perder su funcionalidad.
El sistema utiliza nanopartículas de oro tachonadas de receptores que cambian de color cuando un analito de interés se une a ellas. Los investigadores pueden detectar este cambio de color de forma no invasiva desde fuera del cuerpo. La técnica podría conducir a tecnologías de biodetección a largo plazo.
Los biosensores implantables que residen in situ durante períodos prolongados serían muy útiles para aplicaciones clínicas, incluida la monitorización de concentraciones de fármacos o biomarcadores en el cuerpo
Los biosensores implantables que residen in situ durante períodos prolongados serían muy útiles para aplicaciones clínicas, incluida la monitorización de concentraciones de fármacos o biomarcadores en el cuerpo. Sin embargo, los dispositivos implantados suelen provocar una respuesta de cuerpo extraño, lo que da como resultado un ataque inmunológico y una encapsulación de tejido fibroso que deterioran la función y la viabilidad del sensor.
Estas limitaciones inspiraron este último sensor, que consta de nanopartículas de oro de color estable suspendidas en un hidrogel polimérico. El hidrogel ayuda a mitigar las posibilidades de rechazo inmunológico y actúa como un tejido artificial dentro del cuerpo. Las nanopartículas se modifican con receptores de aptámeros que son específicos para una sustancia de interés, como un fármaco. Curiosamente, en lugar de verse afectado por el crecimiento de tejido encima y dentro de él, el nuevo sensor requiere que funcione.
A medida que los vasos sanguíneos y las células invaden el hidrogel, acercan los analitos a las nanopartículas de oro suspendidas en su interior, lo que permite que los receptores de aptámeros incrustados en su superficie se unan a los analitos. Esto provoca un cambio de color que varía según la concentración de la sustancia presente. Luego, los investigadores pueden detectar este cambio de color a través de la piel de manera mínimamente invasiva.
"Las nanopartículas de oro, sin embargo, no blanquean sino que mantienen su color de forma permanente. Como pueden recubrirse fácilmente con varios receptores diferentes, son una plataforma ideal para sensores implantables"
"Estamos acostumbrados a que los objetos coloreados se decoloren con el tiempo. Las nanopartículas de oro, sin embargo, no blanquean sino que mantienen su color de forma permanente. Como pueden recubrirse fácilmente con varios receptores diferentes, son una plataforma ideal para sensores implantables", dice Katharina Kaefer, investigadora involucrada en el estudio, a través de un comunicado de prensa.
La construcción de hidrogel es diminuta. "Nuestro sensor es como un tatuaje invisible, no mucho más grande que un centavo y más delgado que un milímetro", añade Carsten Soennichsen, otro investigador involucrado en el estudio. Hasta ahora, el equipo de investigación ha probado los sensores implantándolos debajo de la piel en ratas sin pelo. Estos sensores se prepararon para detectar un antibiótico llamado kanamicina y pudieron hacerlo durante un período de varios meses, sin una pérdida significativa de rendimiento.