Novedosa tecnología de biosensor POC de molécula pequeña podría revolucionar detección temprana de enfermedades

Los aptámeros, biosensores fabricados a partir de ácidos nucleicos que se unen a proteínas o moléculas pequeñas específicas, se utilizan cada vez más en el diagnóstico de diversas enfermedades. Su aplicación en la detección del cáncer es particularmente prometedora debido a la alta tasa de curación posible con la detección temprana del cáncer. Sin embargo, los aptámeros enfrentan desafíos importantes, como la susceptibilidad a la degradación o agregación por nucleasas y proteínas cargadas que se encuentran en muestras biológicas como sangre o saliva. Esta limitación ha dificultado su uso directo en muestras clínicas sin eliminación previa de estas moléculas. Ahora, un equipo de investigación ha abordado este problema utilizando una microcápsula a base de proteínas.

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH, Gyeongbuk, Corea) han ideado un sistema sensor de aptámero capaz de detectar rápidamente moléculas diana directamente de muestras biológicas, eliminando así la necesidad de procesos de pretratamiento. Han desarrollado microcápsulas esféricas llamadas proteinosomas, basadas en el autoensamblaje de anfífilos proteína-polímero. Estas microcápsulas encierran un aptasensor que presenta un aptámero de cambio de estructura que reacciona con las moléculas objetivo para emitir una señal fluorescente al instante. El exterior de la microcápsula consiste en una membrana semipermeable de tamaño selectivo, diseñada para permitir el paso solo de pequeñas moléculas objetivo mientras bloquea proteínas más grandes y dañinas.

Imagen: Representación conceptual de la investigación (Fotografía cortesía de POSTECH)

Este innovador sistema mantiene el rendimiento óptimo del aptasensor en biofluidos no tratados, permitiendo así la detección rápida y eficiente de objetivos como el estradiol, relacionado con cánceres de órganos reproductivos; dopamina, asociada con las enfermedades de Parkinson y Alzheimer; y cocaína, que requiere una detección rápida. Las cápsulas protegen eficazmente los aptasensores contra proteínas dañinas. Por ejemplo, los aptasensores dentro de estas microcápsulas permanecieron sin daños durante 18 horas en soluciones de nucleasa de alta concentración, mucho más concentradas que los niveles séricos típicos. Además, al explotar la capacidad de cada cápsula para funcionar como un "recipiente de reacción" distinto, el equipo demostró el funcionamiento independiente de múltiples aptasensores en una sola mezcla. Esto permite la detección simultánea y en tiempo real de varias moléculas objetivo y el monitoreo de sus cambios de concentración.

"Al integrar la separación de muestras y la detección de objetivos, hemos sido pioneros en una nueva tecnología de biosensores de punto de atención de moléculas pequeñas que es directamente aplicable a muestras biológicas como el suero", dijo el profesor Seung Soo Oh, quien dirigió la investigación. "Esta plataforma tiene el potencial de revolucionar la medicina, abarcando la detección temprana de enfermedades y el tratamiento personalizado".

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POSTECH