Alrededor de 26 millones de personas en todo el mundo padecen insuficiencia cardíaca, cifra que parece ir en aumento. Este síndrome, además de reducir de forma notable la calidad de vida de las personas y constituir la principal causa de mortalidad en los países occidentales, supone una importante carga sanitaria, social y económica. En consecuencia, identificar y tratar a los pacientes durante las primeras fases de la enfermedad resulta de interés, pero los síntomas iniciales, poco específicos, dificultan el diagnóstico.
Ahora, dos trabajos, publicados en tiempo reciente por las revistas Chemosensors y Analytica Chimica Acta, proponen la detección de biomarcadores en muestras de saliva como una posible solución al problema.
La investigación se enmarca dentro del proyecto internacional KardiaTool, financiado por la Unión Europea, en el que participan 14 instituciones de 9 países europeos. Dos centros del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) y el Instituto de Ciencias de los Materiales de Barcelona (ICMAB), constituyen la representación española. «KardiaTool continua el trabajo que iniciamos en enero de 2015 con el proyecto HEARTEN, donde analizamos las muestras de saliva mediante microelectrodos metálicos más tradicionales», explica a Investigación y Ciencia, Joan Bausells, investigador del IMB-CNM y autor de ambos artículos. «Sin embargo, en noviembre de 2018 comenzamos a trabajar en el desarrollo de un nuevo tipo de sensor, al que llamamos ISFET (del inglés, transistor de efecto de campo sensible a los iones)».
¿Cómo funciona?
«ISFET es básicamente un interruptor, donde el paso de la corriente eléctrica entre dos terminales se controla a través de un líquido, en contacto con la superficie del dispositivo», expone Bausells. Cualquier alteración de la carga eléctrica del líquido o de las propiedades dieléctricas de la superficie modificará la corriente del transistor. «Ello, por ejemplo, ocurre cuando acoplamos anticuerpos a la superficie y estos reconocen a un antígeno». En este caso, el antígeno es el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa), una molécula proinflamatoria implicada en la patogénesis de la insuficiente cardíaca. De forma interesante, cuanto más grave es la enfermedad, más aumenta la concentración de TNF-alfa en sangre.
En la actualidad, la detección de la molécula en muestras sanguíneas se realiza de forma rutinaria con el objeto de monitorizar el progreso de la insuficiencia cardíaca. Sin embargo, ello resulta costoso, requiere disponer de personal cualificado y no permite obtener datos inmediatos. En cambio, el análisis de saliva mediante biosensores es menos invasivo, rápido y económico. «El inconveniente es que en este fluido, los niveles de biomarcadores son más bajos, pero ISFET aprovecha una de las características principales de los transistores: su capacidad intrínseca para amplificar las señales eléctricas. Ello permite detectar cambios muy pequeños en la interacción entre el líquido que contiene las moléculas, en este caso de TNF-alfa, y la superficie del dispositivo», destaca el investigador. De acuerdo con las medidas realizadas con saliva artificial y humana, además de presentar mayor sensibilidad que los métodos electroquímicos convencionales, ISFET también es específico, gracias a los anticuerpos.
Además de TNF-alfa, los investigadores trabajan con otros biomarcadores de la insuficiencia cardíaca, como la interleucina 10, el cortisol o el propéptido natriurético cerebral N-terminal, aunque los resultados aún no han sido publicados.
Otra línea de investigación dentro del proyecto es el desarrollo de nanopartículas magnéticas que permitan concentrar las moléculas presentes en la saliva antes de entrar en la cámara analítica de ISFET. «La síntesis de las nanopartículas es el paso crítico, pues conseguir que sean estables y no precipiten en los canales del dispositivo supone todo un reto», declara Francesc Teixidor, investigador del ICMAB. «Para ello, jugamos con los grupos funcionales presentes en la superficie de las nanopartículas. Forzamos una mayor proporción de grupos OH, hecho que les dio estabilidad, pero sin comprometer su capacidad para ser captadas de manera rápida por el imán del sensor. Creo que lo conseguimos», termina.
La pandemia de COVID-19 también ha afectado el avance del proyecto. «Esperábamos realizar ensayos clínicos en varios hospitales. Sin embargo, la aparición del SARS-CoV-2 ha retrasado la aplicación de los resultados en pacientes. Aun así, planeamos proseguir con nuestros colaboradores. Nuestra intención es desarrollar un sistema que permita el uso de ISFET en el lugar de asistencia al paciente y la conexión a una base de datos en la nube, donde un programa informático, combine estos datos con el historial médico, para ofrecer una orientación diagnóstica», concluye Bausells.
Marta Pulido Salgado
Referencia: «A silicon nitride ISFET based immunosensor for tumor necrosis factor-alpha detection in saliva. A promising tool for heart failure monitoring», de H. B. Halima et al., en Analytica Chimica Acta, 1161, 338468, publicado el 2 de abril de 2021.
Referencia: «Development of an ImmunoFET for Analysis of Tumour Necrosis Factor-α in Artificial Saliva: Application for Heart Failure Monitoring», de D. Vozgirdaite et al., Chemosensors, 9(2), 26, publicado el 29 de enero de 2021.
