Biosensor portátil diagnostica trastornos psiquiátricos mediante muestras de saliva

El diagnóstico precoz de trastornos psiquiátricos como la depresión, la esquizofrenia y el trastorno bipolar sigue siendo uno de los mayores retos de la medicina. Los métodos diagnósticos actuales dependen en gran medida de evaluaciones clínicas y síntomas que aparecen mucho después de que se produzcan cambios biológicos subyacentes. Ahora, investigadores han desarrollado un biosensor portátil y de bajo coste capaz de detectar una proteína cuyos niveles alterados se asocian a diversos trastornos mentales, lo que abre la puerta a un cribado más rápido y accesible.

El nuevo biosensor, desarrollado por investigadores de la Universidad de São Paulo (São Carlos, Brasil; www5.usp.br) en colaboración con Embrapa Instrumentação (São Carlos, Brasil), consiste en una tira flexible con electrodos que permite analizar muestras de saliva al conectarse a un lector portátil. En menos de tres minutos, mide la concentración del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una proteína esencial para el crecimiento y mantenimiento de las neuronas, así como para funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria.

Imagen: el dispositivo cuesta 2,19 dólares por unidad (Fotografía cortesía de Amanda H. Imamura/Sci Illustrations)

Clínicamente, el BDNF es un biomarcador de la salud psiquiátrica y neurológica. Los niveles bajos de BDNF se han relacionado con la depresión, el deterioro cognitivo y otros trastornos mentales, mientras que un tratamiento antidepresivo eficaz tiende a normalizarlos. Las personas sanas suelen tener concentraciones de BDNF superiores a 20 nanogramos por mililitro (ng/ml), mientras que quienes padecen un trastorno depresivo mayor a menudo presentan niveles inferiores a 10-12 ng/ml.

El nuevo biosensor, descrito en ACS Polymers Au, puede detectar concentraciones de proteínas extremadamente bajas, de 10⁻²⁰ a 10⁻¹⁰ gramos por mililitro, con un coste estimado de tan solo 2,19 dólares por unidad. El equipo diseñó una tira flexible impresa mediante serigrafía, compuesta por tres electrodos: un electrodo de trabajo funcionalizado con nanoesferas de carbono, un electrodo auxiliar de carbono puro y un electrodo de referencia de plata.

Se utilizaron capas químicas adicionales: polietilenimina, glutaraldehído y etanolamina, para aumentar la sensibilidad, estabilizar la unión del anticuerpo y prevenir reacciones inespecíficas. La detección de BDNF se basa en la formación de inmunocomplejos antígeno-anticuerpo, que modifican la resistencia eléctrica en la superficie del sensor. Esta se mide mediante espectroscopia de impedancia electroquímica, una técnica de alta sensibilidad para el seguimiento de interacciones moleculares.

Los resultados se transmiten de forma inalámbrica mediante Bluetooth a un dispositivo móvil, lo que permite a los profesionales sanitarios o usuarios visualizar los datos en tiempo real. A diferencia de las pruebas convencionales como ELISA, los ensayos de fluorescencia o la cromatografía líquida de alta resolución, que requieren laboratorios especializados y largos tiempos de procesamiento, el biosensor ofrece rapidez, sencillez y portabilidad, lo que lo hace ideal para su uso en el punto de atención y en el terreno.

"Existen pocos sensores que realicen este tipo de análisis, y el nuestro fue el que mejor funcionó. Detectó un amplio rango de concentraciones, lo cual es un resultado muy positivo desde el punto de vista clínico. Cuando los niveles de proteína son muy bajos, puede servir como señal de alerta de enfermedades y trastornos psiquiátricos", afirmó Paulo Augusto Raymundo Pereira, autor principal del artículo. "Por otro lado, al poder detectar un aumento en el BDNF, contribuye como herramienta para monitorizar la evolución del paciente según el tratamiento".

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Universidad de São Paulo
Embrapa Instrumentação