La nanotecnología mejora aún más la sensibilidad y precisión de pruebas ELISA para la detección del cáncer

La detección temprana de enfermedades graves como el cáncer o la demencia es crucial para un tratamiento eficaz y mejorar las tasas de supervivencia. Uno de los principales métodos utilizados para este fin es el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), una tecnología popular en la detección de enfermedades. Aprovechando los avances anteriores en la investigación de nanopartículas, los científicos ahora están trabajando para mejorar aún más la sensibilidad y precisión de las pruebas ELISA para detectar cánceres y otras enfermedades.

La prometedora investigación sobre nanopartículas que está llevando a cabo el profesor asociado Xiaohu Xia del Departamento de Química de la Universidad de Florida Central (UCF, Orlando, FL, EUA) tiene el potencial de aumentar la precisión de la detección de enfermedades más de 300 veces en comparación con los estándares actuales del mercado. Respaldado por una subvención de 1,3 millones de dólares de los Institutos Nacionales de Salud, el proyecto de cuatro años de duración de Xia tiene como objetivo aumentar el rendimiento diagnóstico de las pruebas ELISA mediante el uso de nanopartículas de níquel-platino diseñadas a medida, que se adhieren a marcadores específicos de enfermedades como proteínas y hormonas en muestras de fluidos. Aunque las nanopartículas se han explorado previamente en pruebas ELISA, no se han logrado mejoras significativas en la sensibilidad diagnóstica durante muchos años. El trabajo de Xia busca poner fin a este estancamiento reemplazando las enzimas peroxidasas tradicionales del rábano picante con "imitaciones" de enzimas artificiales basadas en nanopartículas, que ofrecen mayor estabilidad y actividad, lo que podría llevar a resultados de pruebas ELISA más confiables y precisos.

En su estudio en curso, Xia planea optimizar y demostrar la efectividad de estas nanopartículas con muestras clínicas, marcando el primer intento de este tipo en su investigación. Está refinando la estructura de las nanopartículas para crear las enzimas artificiales más efectivas para uso diagnóstico. Estas nanopartículas actuarán como "miméticos" avanzados de enzimas convencionales, reaccionando de manera que producen un cambio de color con biorreceptores como anticuerpos cuando se detectan marcadores de enfermedades. La intensidad del cambio de color indica el nivel del biomarcador presente, con colores más fuertes indicando mayores concentraciones. La alta sensibilidad de las pruebas es crítica para evitar falsos negativos, lo que podría obstaculizar el tratamiento oportuno. Xia es optimista de que su investigación no solo proporcionará resultados más rápidos y una coloración de muestras más clara, sino que también simplificará los procesos de prueba y el equipo requerido. Al extender los conocimientos de su investigación fundamental en 2021, tiene como objetivo impactar el campo más amplio de los diagnósticos in vitro, proponiendo una nueva clase de enzimas artificiales altamente eficientes adecuadas para una amplia gama de aplicaciones diagnósticas más allá de solo ELISA.

“La sensibilidad de detección es crítica para los diagnósticos de enfermedades significativas”, dijo Xia. “En las etapas muy tempranas, la concentración de biomarcadores puede ser muy baja y no ser detectada por los ELISA convencionales. Con nuestra nueva tecnología, estamos apuntando a mejorar sustancialmente la sensibilidad para que podamos detectar incluso bajas concentraciones de biomarcadores en muestras de pacientes”.

“El objetivo final que queremos lograr es la detección temprana de enfermedades significativas como el cáncer y, en el futuro, también queremos detectar otras enfermedades muy desafiantes como, tal vez, incluso la enfermedad de Alzheimer”, agregó Xia.

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Departamento de Química de la UCF