Nanosensores para la detección de enfermedades respiratorias

Los análisis clínicos por lo general se basan en la detección de moléculas en la sangre

o en la orina. Similarmente, los gases emitidos en la exhalación podrían ofrecer una alternativa para detectar enfermedades respiratorias. Sin embargo, los compuestos orgánicos volátiles (COV) sondeados en una exhalación se pueden confundir con otros COV producto de la dieta o del medio ambiente.

Recientemente, se han diseñado nanosensores intrapulmonares para detectar los niveles de enzimas, como la elastasa, que se producen durante una infección respiratoria. Los nanosensores (vABNs por sus siglas del inglés volatile-releasing activity-based nanosensors) constan de un andamiaje nanoestructurado al que va unida una molécula “reportera”, volátil y ajena al cuerpo humano, mediante un péptido. Al entrar en contacto con la elastasa, ésta libera a la molécula reportera separándola del nanosensor. Las moléculas reporteras se incorporan a la exhalación y pueden detectarse mediante un sofisticado espectrómetro de masas (MALDI-TOF del inglés Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectroscopy) en tiempos cortos y concentraciones picomolares. 

Investigadores de EUA sintetizaron vABNs consistentes en nanopartículas peptídicas acopladas con hidrofluoraminas y recubiertas con polietilenglicol para prolongar su permanencia en los pulmones. El tamaño promedio de los vABNs fue de 8.7 ± 2.1 nm.

Analizaron la exhalación de ratones con infección pulmonar provocada por la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Encontraron que la actividad de la elastasa está correlacionada con la liberación de moléculas reporteras por los vABNs. Por lo tanto, los vABNs se vislumbran como materiales promisorios no invasivos y altamente sensibles para la detección rápida de enfermedades respiratorias. 

Los resultados de esta investigación fueron publicados en Nature Nanotechnology