CDMX.- Los nanobiosensores surgen como una alternativa prometedora para detectar la presencia de patógenos en etapas tempranas, incluso antes de que se manifiesten signos clínicos evidentes, lo que abre la posibilidad de intervenir de manera más oportuna, informó la UNAM.
De acuerdo con Shirlley Elizabeth Martínez Tolibia, del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, estos dispositivos incorporan una molécula biológica conocida como biorreceptor, capaz de reconocer de manera selectiva un agente infeccioso específico.
Esta capacidad permite identificar enfermedades en etapas tempranas, incluso antes de la aparición de síntomas clínicos, lo que favorece intervenciones más rápidas y eficaces. Un ejemplo cercano son las pruebas rápidas de COVID-19, que facilitaron la detección oportuna y contribuyeron a controlar la propagación del virus.
Además de su aplicación en el ámbito clínico, los nanobiosensores también pueden utilizarse para detectar organismos genéticamente modificados, siempre que exista una molécula característica que pueda ser reconocida. Esto amplía sus posibilidades en áreas como la biotecnología y el control sanitario.
Otra de sus características clave es la rapidez de respuesta. Gracias a las propiedades de los nanomateriales, se han desarrollado plataformas capaces de generar resultados en tiempos muy cortos. Esta velocidad depende tanto del tipo de material utilizado como del diseño del biosensor, lo que resalta la importancia de la investigación en nuevas configuraciones.
Las enfermedades infecciosas representan un desafío constante para la salud pública, ya que son provocadas por agentes como bacterias, virus, hongos o parásitos. Estos pueden ingresar al cuerpo humano, multiplicarse y alterar los procesos normales del organismo, lo que se manifiesta en síntomas como fiebre, dolor o inflamación. Además, algunos de estos agentes pueden transmitirse a través de vectores, como los mosquitos, que propagan virus como el dengue o el zika.
Tradicionalmente, la identificación de los agentes infecciosos ocurre cuando el paciente ya presenta síntomas, lo que puede retrasar el tratamiento y favorecer la propagación de la enfermedad.
¿Cómo funcionan los nanosensores?
Una vez definido qué son, es necesario entender cómo operan estos dispositivos. De acuerdo con Martínez Tolibia, los nanobiosensores se componen de tres elementos fundamentales:
Analito: es la sustancia que se desea detectar, como un virus, una bacteria o fragmentos de estos.
Biorreceptor: es la molécula encargada de reconocer específicamente al analito. Puede tratarse de un anticuerpo, ADN, proteínas u otros elementos biológicos.
Transductor (material o nanomaterial): convierte la interacción entre el analito y el biorreceptor en una señal medible, que puede ser óptica, química o eléctrica.
En particular, los nanomateriales desempeñan un papel esencial, ya que permiten mejorar la sensibilidad y la selectividad del dispositivo. Su escala es comparable a la de las biomoléculas, lo que facilita una interacción directa y eficiente.
En este sentido, existe una amplia variedad de nanomateriales con diferentes formas y estructuras, como esferas, varillas o superficies altamente porosas. Un ejemplo destacado son los metal-organic frameworks (MOF), materiales caracterizados por la presencia de múltiples cavidades o poros.
Esta alta porosidad permite incorporar una mayor cantidad de biorreceptores, lo que incrementa la sensibilidad y la precisión en la detección. Además, su estructura puede ajustarse para optimizar la interacción con biomoléculas, mejorando así el desempeño del biosensor.
Otros materiales ampliamente utilizados son las nanopartículas de oro y plata, conocidas por su alta efectividad, aunque con un costo más elevado. Estas nanoestructuras pueden observarse mediante técnicas avanzadas, como la microscopía electrónica de barrido, lo que permite analizar su interacción con células y moléculas biológicas.
Ventajas, retos y oportunidades
A partir de su funcionamiento, es posible identificar diversas ventajas frente a los métodos tradicionales. Entre ellas destacan:
● Diagnóstico rápido y accesible.
● Detección oportuna de enfermedades.
● Capacidad de analizar diferentes tipos de muestras, como saliva, sangre o exudados.
Sin embargo, también existen desafíos importantes. Por ejemplo, la selección del biorreceptor adecuado requiere un conocimiento detallado del agente infeccioso, y la precisión del dispositivo puede verse afectada por interferencias o falsos positivos. Asimismo, algunos materiales pueden resultar costosos, y la estabilidad del biosensor depende de factores ambientales como la temperatura o el pH.
Actualmente, la investigación busca superar estas limitaciones mediante el uso de materiales más estables y económicos, como el óxido de zinc, así como el desarrollo de biorreceptores más resistentes a cambios ambientales.
En términos generales, los nanobiosensores combinan elementos biológicos capaces de reconocer de manera específica a un agente infeccioso con nanomateriales que transforman esa interacción en señales medibles, como cambios de color, emisión de luz o respuestas eléctricas. Gracias a su alta sensibilidad y selectividad, tienen el potencial de transformar el diagnóstico clínico mediante pruebas rápidas, portátiles y de bajo costo.
Asimismo, el desarrollo de estos sistemas implica la integración de diversas disciplinas, como la biología, la química, la física y la ciencia de materiales, lo que los convierte en un campo de investigación multidisciplinario en constante crecimiento. Aunque aún existen retos relacionados con su diseño, estabilidad y costo, los avances recientes sugieren que podrían desempeñar un papel clave en el control de enfermedades infecciosas.
Tradicionalmente, la identificación de los agentes infecciosos ocurre cuando el paciente ya presenta síntomas, lo que puede retrasar el tratamiento y favorecer la propagación de la enfermedad.
