Sensor electroquímico detecta enfermedad de Parkinson en etapa temprana en muestras de sangre

En el caso de enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson, la detección temprana permite un tratamiento oportuno, lo que aumenta la probabilidad de una recuperación exitosa. Un método para identificar y hacer seguimiento a la progresión de la enfermedad de Parkinson implica monitorear los niveles de la proteína DJ-1. Cuando los niveles de la proteína DJ-1 son bajos, puede indicar una desregulación de la expresión del gen PARK7. Ahora, los investigadores han desarrollado un inmunosensor impreso en 3D basado en un filamento conductor de grafeno tratado como prueba de concepto para detectar los niveles de proteína PARK7/DJ-1, con el objetivo de diagnosticar la enfermedad de Parkinson.

Investigadores de la Universidad de Campinas (UNICAMP, Campinas, Brasil) y la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar, São Carlos, Brasil) utilizaron una impresora 3D estándar para crear un sensor electroquímico que puede detectar la enfermedad de Parkinson en varias etapas, mostrando su potencial para diagnóstico temprano y como patrón para identificar otras enfermedades. El sensor se construyó utilizando un filamento comercial compuesto principalmente de ácido poliláctico (PLA), un polímero biodegradable, combinado con un material conductor (grafeno) y aditivos adicionales. Mediante el empleo de fabricación aditiva, se imprimieron tres electrodos en el sustrato de plástico y luego se trataron químicamente para mejorar su conductividad y promover la formación de una capa superficial de grupos funcionales (carboxilos) que se unen a los anticuerpos.

El proceso de activación implicó retirar la superficie aislante polimérica de los electrodos sumergiéndolos en hidróxido de sodio (NaOH) y aplicando un potencial eléctrico (positivo y negativo). Esto condujo a una reacción entre los anticuerpos y PARK7/DJ-1, dando como resultado un diagnóstico. Se inmovilizaron anticuerpos específicos para PARK7/DJ-1 en las superficies de los electrodos y se utilizó el sensor para detectar la proteína en tres concentraciones: 30 μg/L, 40 μg/L y 100 μg/L. El nivel promedio en pacientes diagnosticados con Parkinson en diferentes etapas es de aproximadamente 30 ± 9 μg/L.

La principal contribución del estudio es una prueba de concepto que demuestra la versatilidad de la impresión 3D para crear una plataforma para inmovilizar biomoléculas. Los investigadores creen que esta plataforma podría aplicarse para diagnosticar otras enfermedades. En el caso de PARK7/DJ-1, la proteína está relacionada con la diabetes tipo 2, la infertilidad, ciertos tipos de cáncer y trastornos neurológicos. El objetivo es expandir su uso a otros biomarcadores, y el equipo está desarrollando actualmente un sensor para diagnosticar la fiebre amarilla.

“El sensor indica rápidamente el nivel de la proteína PARK7/DJ-1 en sangre humana y líquido cefalorraquídeo sintético. La molécula está asociada con la enfermedad de Parkinson en niveles por debajo de los 40 microgramos por litro [40 μg/L]”, dijo Cristiane Kalinke, primera autora. “Se puede imprimir en varias formas y tamaños. También se puede miniaturizar para crear un dispositivo verdaderamente portátil que requiere una muestra muy pequeña”.

“Decidimos diseñar y producir un dispositivo muy simple, económico y que pudiera usarse para monitoreo continuo, con alertas para médicos y pacientes si hubiera alteraciones en el nivel de PARK7/DJ-1, que es especialmente útil cuando se analiza en conjunto con otros biomarcadores”, dijo Juliano Alves Bonacin, profesor del Departamento de Química Inorgánica del IQ-UNICAMP. “Imagínese que hay un brote de cierta enfermedad en un área en particular. Con algunas impresoras 3D y algunos electrodos, sería posible producir un sensor como el nuestro en el sitio”.

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