Detección de indicios de cáncer de pulmón en el aliento espirado
La tecnología de detección podría suponer un gran avance en el cribado no invasivo del cáncer de pulmón
El aliento exhalado contiene pistas químicas sobre lo que ocurre en el interior del organismo, incluidas enfermedades como el cáncer de pulmón. Idear formas de detectar estos compuestos podría ayudar a los médicos a realizar diagnósticos precoces y mejorar las perspectivas de los pacientes. En un estudio publicado en ACS Sensors, los investigadores han desarrollado unos sensores ultrasensibles a nanoescala que, en pruebas a pequeña escala, detectan un cambio clave en la composición química del aliento de las personas con cáncer de pulmón.
Las personas exhalan muchos gases, como vapor de agua y dióxido de carbono, además de otros compuestos presentes en el aire. Los investigadores han determinado que la disminución de una sustancia química exhalada -el isopreno- puede indicar la presencia de cáncer de pulmón. Sin embargo, para detectar cambios tan pequeños, un sensor tendría que ser muy sensible, capaz de detectar niveles de isopreno en el rango de partes por billón (ppb). También tendría que diferenciar el isopreno de otras sustancias químicas volátiles y resistir la humedad natural del aliento. Los intentos anteriores de diseñar sensores de gas con estas características se han centrado en los óxidos metálicos, incluido un compuesto especialmente prometedor fabricado con óxido de indio. Un equipo dirigido por Pingwei Liu y Qingyue Wang se propuso perfeccionar los sensores basados en óxido de indio para detectar el isopreno al nivel al que se encuentra de forma natural en el aliento.
Los investigadores desarrollaron una serie de sensores basados en nanopartículas de óxido de indio (III) (In2O3). En los experimentos, descubrieron que uno de los tipos, al que llamaron Pt@InNiOx por el platino (Pt), el indio (In) y el níquel (Ni) que contiene, funcionaba mejor. Estos sensores Pt@InNiOx:
- Detectaron niveles de isopreno tan bajos como 2 ppb, una sensibilidad que superaba con creces la de sensores anteriores.
- Respondieron mejor al isopreno que a otros compuestos volátiles presentes habitualmente en el aliento.
- Funcionaron de forma constante durante nueve usos simulados.
Y lo que es más importante, el análisis en tiempo real de la estructura y las propiedades electroquímicas de las nanopartículas reveló que los nanoclusters de Pt anclados uniformemente en las nanopartículas catalizaban la activación de la detección del isopreno, lo que conducía a un rendimiento ultrasensible.
Por último, para mostrar el potencial uso médico de estos sensores, los investigadores incorporaron lasnanoesquirlas de Pt@InNiOx a un dispositivo de detección portátil. En este dispositivo introdujeron el aliento recogido anteriormente de 13 personas, cinco de las cuales padecían cáncer de pulmón. El dispositivo detectó niveles de isopreno inferiores a 40 ppb en las muestras de los participantes con cáncer y superiores a 60 ppb en las de los participantes sin cáncer. Según los investigadores, esta tecnología de detección podría suponer un gran avance en el cribado no invasivo del cáncer de pulmón y tiene el potencial de mejorar los resultados e incluso salvar vidas.
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Publicación original
Ye Cheng, Raquel Portela, Pingli Wang, Pingwei Liu, Yupeng Mao, Khak Ho Lim, Jieyuan Zheng, Xuan Yang, Gensheng Zhang, Liren Ding, Wen-Jun Wang, Bo-Geng Li, Miguel A. Bañares, Qingyue Wang; "Ultrasensitive In2O3-Based Nanoflakes for Lung Cancer Diagnosis and the Sensing Mechanism Investigated by Operando Spectroscopy"; ACS Sensors, 2024-11-6
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