Miden niveles de glucosa salivar mediante biochip

Se ha desarrollado un nuevo biochip sensor que puede medir selectivamente la concentración de glucosa en una solución compleja similar a la saliva humana.

El nuevo chip aprovecha una serie de reacciones químicas específicas combinadas con la interferometría plasmónica, que es un medio de detección de la firma química de los compuestos utilizando la luz. El dispositivo es lo suficientemente sensible como para detectar diferencias en las concentraciones de glucosa que ascienden a unos pocos miles de moléculas en el volumen muestreado.

Científicos de la Universidad de Brown (Providence, Rhode Island, EUA) aprovecharon la ventaja sinérgica de combinar la interferometría plasmónica con un ensayo de coloración provocado por enzimas que produce un sensor óptico capaz de detectar la glucosa en la saliva con una alta sensibilidad y selectividad. El biochip se hace de una pieza de 2,54 x 2,54 cm de cuarzo recubierta con una capa fina de plata. Grabados en la plata se encuentran miles de interferómetros en nanoescala, diminutas rendijas con una ranura en cada lado. Las ranuras miden 200 nm de ancho y la hendidura es de 100 nm de ancho.

Cuando un líquido se deposita en el chip, la luz y las ondas de plasmones superficiales se propagan a través de líquido antes de que interfieran entre sí. Esto altera los patrones de interferencia recogidos por los detectores, dependiendo de la composición química del líquido. Los científicos agregaron canales de microfluidos al chip con el fin de introducir dos enzimas que reaccionan con la glucosa de una manera muy específica. La primera enzima, glucosa oxidasa, reacciona con la glucosa para formar una molécula de peróxido de hidrógeno. Esta molécula reacciona entonces con la segunda enzima, peroxidasa de rábano picante, para generar una molécula llamada resorufina, que puede absorber y emitir luz roja, coloreando así la solución. El equipo pudo entonces ajustar los interferómetros para buscar las moléculas rojas de resorufina.

El equipo ensayó su combinación de química del colorante y la interferometría plasmónica mediante la búsqueda de la glucosa en saliva artificial, una mezcla de agua, sales y enzimas que se asemejan a la saliva humana real. Ellos encontraron que podían detectar la resorufina en tiempo real con gran exactitud y especificidad. Ellos fueron capaces de detectar cambios en la concentración de glucosa de 0,1 μM/L, que es 10 veces mayor que la sensibilidad que se puede obtener mediante los interferómetros solos. El dispositivo propuesto es altamente sensible y altamente específico para la detección de glucosa en volúmenes de picolitros, en toda la gama fisiológica de las concentraciones de glucosa encontradas en la saliva humana, que es de 20 μM -240 μM.

Domenico Pacifici, PhD, profesor asistente de ingeniería, y quien dirigió el estudio, dijo: “Hemos demostrado la sensibilidad necesaria para medir las concentraciones de glucosa en la saliva, que típicamente suelen ser 100 veces menores que en la sangre. Ahora somos capaces de hacer esto con una especificidad muy alta, lo que significa que podemos diferenciar la glucosa a partir de los componentes de fondo de la saliva”. El estudio fue publicado en la edición de junio de 2014 de la revista Nanophotonics.


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Brown University