Investigadores de la UNAM estudian nanomateriales para crear biosensores ópticos de alta precisión y especificidad que posibiliten la detección de compuestos biológicos que podrían ayudar a proporcionar 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 esta casa de estudios, mediante una cátedra CONACYT, sintetiza y caracteriza materiales que permitan detectar moléculas orgánicas de interés biomédico como proteínas, insulina y silimarina, un antioxidante y antiinflamatorio que se extrae de la planta conocida como cardo mariano, que tiene efecto protector en el avance de la enfermedad de Parkinson y se usa en la medicina tradicional china para curar males hepáticos.
En colaboración con Mayo Villagrán, José Saniger, 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”, indicó.
Están basados en la respuesta óptica de nanopartículas. Así, por ejemplo, al detectar 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 de oro muy delgadas, 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 si hay un cambio de índice de refracción en el medio en que se encuentran. Esto es lo que permite detectar, con 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, varíe sólo ante un estímulo específico. Una de sus aplicaciones potenciales 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”, apuntó.
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, causante del sida) y los de inmunohistoquímica (para 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 a fin de establecer el más apropiado para determinar la presencia de moléculas orgánicas específicas.
Los universitarios esperan probar las microprobetas con arreglos nanométricos de oro, las nanopartículas metálicas coloidales y los cristales fotónicos de silicio poroso para decidir cuál de estos biosensores se puede modificar con miras a mejorar su respuesta.
Ese proceso se realizará en colaboración con 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 Parkinson.
“La silimarina no cura esta enfermedad, pero sí detiene sus síntomas, según evidencia experimental en ratones a los que se ha inyectado la sustancia”, aclaró 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 padecimiento, 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 generación a gran escala de los cristales fotónicos de silicio poroso implicaría medidas de seguridad más rigurosas, pues se utilizaría ácido fluorhídrico, muy corrosivo.
“Los cristales fotónicos de silicio poroso también pueden servir como espejos secundarios para concentrar rayos solares, porque son reflectivos y selectivos. Tienen, además, una gran área superficial, lo que los hace atractivos para aplicaciones de almacenamiento de energía”, afirmó la universitaria.
Eventualmente, estos biosensores ópticos podrían ser utilizados en institutos de salud y de investigación biomédica.
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