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Programa InfoSalud (Argentina)

Un estudio puede ayudar a desarrollar biosensores para diagnóstico no invasivo de enfermedades

Publicado em 15 fevereiro 2021

Por José Tadeu Arantes, da Agência FAPESP

La eficacia de los biosensores utilizados en exámenes clínicos depende críticamente de la superficie del dispositivo, en el cual se inmovilizan las moléculas de biorreconocimiento. Tal superficie puede ser ajustada y a la vez controlada utilizando como matriz monocamadas moleculares autoorganizadas. Esas monocamadas son films compuestos por moléculas orgánicas que se organizan espontáneamente, en adecuadas condiciones, sobre superficies metàlicas, por medio de ligaciones químicas entre el átomo de azufre y el metal.

Un estudio conducido en el Instituto de Física de San Carlos de la Universidad de San Pablo (IFSC-USP) comparó el desempeño de dos tipos de monocamadas autoorganizadas: una formada por ácido mercaptoacético (AMA) en agua y etanol y otra por ácido 11-mercaptoundecanoico (11-AMU) en etanol. Los respectivos films fueron evaluados en cuanto a su capacidad de producir sensores para la detección del gen PCA3, que codifica un antígeno específico del cáncer de próstata.

“Demostramos que la inmovilización eficiente de una hebra simple de ADN para detectar el gen PCA3 puede aún ser lograda en monocamadas menos organizadas, en tanto que se ionicen los grupos terminales”, declaró a la Agencia FAPESP el investigador Paulo Augusto Raymundo Pereira, autor principal del estudio.

El respectivo artículo fue publicado en “The Journal of Physical Chemistry C.”

La investigación fue apoyada por FAPESP a través de una beca de posdoctorado concedida a Raymundo Pereira, así como de becas a auxilio regular concedidos a otros participantes. También hubo financiamiento por medio del Proyecto Temático “Rumbo a la convergencia de tecnologías: de sensores y biosensores a la visualización de información y el aprendizaje de máquina para análisis de datos en diagnósticos clínicos”, coordinado por Osvaldo Novais de Oliveira Junior, supervisor de Raymundo Pereira.

“El estudio evidenció que las diferencias en el desempeño de los biosensores fabricados con flims de AMA y 11-AMU no se deben sólo a la organización de las monocamadas. La ionización de grupos carboxilato es importante. Por ello, se necesita conocer las condiciones adecuadas para la formación del film con esas características” expresó Raymundo Pereira.

Una vez que la molécula de AMA se mostró promisoria para matrices de biosensores, la comparación entre las diferentes condiciones de preparación, investigada en el estudio en pauta, puede contribuir a la obtención de films de alta calidad. “Ese conocimiento puede contribuir a la construcción de otros tipos de matrices preparadas con monocamadas. Es algo que ahora esta disponible para cualquier investigador. Como resultado colateral, en nuestro proio grupo, se creó otro biosensor para la detección de Covid-19”, comentó Raymundo Pereira.

El investigador enfatizó la importancia de la construcción de biosensores no invasivos, aún más ahora cuando el aislamiento social impuesto por la pandemia dio relevancia a la telemedicina. “En el diagnóstico y monitoreo de la evolución del cáncer de próstata, que fue nuestra prueba de concepto, el procedimiento patrón es cuantificar la concentración del antígeno prostásico específico, o PSA. Para ello, es necesario recoger muestra de sangre del paciente, que es un procedimiento invasivo. Y el resultado no siempre es concluyente, ya que hay un alto porcentaje de falsos positivos con elevados niveles de concentración de PSA que pueden estar asociados a la inflamación de la próstata, por ejemplo. En este caso se recomienda la biopsia, que es aún más invasiva. En tanto que el antígeno codificado por el gen PCA3 puede ser detectado en la orina, de cualquier persona, por el uso de un biosensor que eventualmente puede comprarse en una farmacia”, afirmó.

Según Oliveira Junior, “las dos contribuciones del trabajo están relacionadas a un diagnóstico más preciso del cáncer de próstata y la posibilidad de sustituir técnicas de detección como el PCR (del inglés polymerase chain reaction), lo que es esencial no sólo para el diagnóstico de cáncer sino de otras enfermedades, incluyendo el Covid-19”.

Además del grupo del IFSC-USP, el estudio involucró a investigadores del Laboratorio Nacional de Nanofabricación del Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (LNNano-CNPEM), del Hospital de Amor de Barretos (anteriormente conocido como Hospital del Cáncer de Barretos) y del Instituto de Investigación Pelé Pequeño Príncipe, de Curitiba (PR).

Al artículo “Influencia de la orientación molecular e ionización de monocamadas autoreguladas en biosensores: aplicación a genosensores del antígeno 3 de cáncer de próstata”, puede accederse en https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.0c09055.