Prueba de aliento de bolsillo para detectar bacterias estomacales
Un minisensor analiza el aliento para detectar la infección por Helicobacter pylori
Las úlceras de estómago, la gastritis e incluso el cáncer de estómago son a menudo el resultado de una infección por Helicobacter pylori. Si la bacteria pasa desapercibida durante mucho tiempo, las consecuencias pueden ser graves. Hasta ahora, sin embargo, la detección diagnóstica llevaba mucho tiempo y era cara. Investigadores de la Universidad de Ulm han desarrollado un sistema de sensores miniaturizable para el análisis móvil del aliento que es eficaz, rápido y barato. El equipo de investigación utiliza un truco de supervivencia biológica del germen estomacal para detectar la bacteria. El equipo de investigación muestra cómo funciona la tecnología en la revista ACS Sensors.
"Hemos desarrollado un sistema de sensores basado en infrarrojos que puede detectar Helicobacter pylori mediante una prueba de aliento móvil. La tecnología tiene un gran potencial de miniaturización y es rentable", afirma el profesor Boris Mizaikoff. El director del Instituto de Química Analítica y Bioanalítica de la Universidad de Ulm y del centro Hahn-Schickard de Ulm desarrolló el minisensor junto con investigadores de su instituto. El equipo trabaja ahora en una solución técnica compatible con teléfonos inteligentes para un uso individualizado y móvil.
Los científicos de Ulm utilizan un método espectroscópico del rango infrarrojo medio (MIR) para analizar el aire que respiramos. La espectroscopia infrarroja es más barata que la espectrometría de masas utilizada tradicionalmente para este fin y puede miniaturizarse fácilmente. "La espectroscopia MIR es especialmente adecuada para el análisis en fase gaseosa de moléculas como el dióxido de carbono, que absorben la luz especialmente bien en el espectro infrarrojo", explica la Dra. Gabriela Flores Rangel. La química es investigadora postdoctoral en el grupo de trabajo de Mizaikoff y autora correspondiente del estudio de ACS Sensors. La Dra. Lorena Díaz de León Martínez, también postdoctorante en el Instituto de Ulm, también participó en el proyecto.
Los investigadores utilizaron un truco biológico de la bacteria
Helicobacter pylori es una superviviente. Esta bacteria con forma de bastón resistente a los ácidos coloniza el estómago, un lugar donde de otro modo morirían innumerables patógenos. Para protegerse del agresivo ácido del estómago, el germen estomacal erige un escudo químico. Le ayuda una enzima que la propia Helicobacter pylori produce: la ureasa. Esta enzima descompone la urea en dióxido de carbono y amoníaco, consumiendo agua en el proceso. Las bacterias utilizan el amoníaco, un compuesto alcalino de nitrógeno, para amortiguar químicamente el ácido estomacal. "Sin embargo, a nosotros nos interesa el dióxido de carbono, es decir, el subproducto de la catálisis hidrolítica estimulada por las bacterias", explica Mizaikoff.
Para distinguir este dióxido de carbono "delator" del dióxido de carbono que los humanos exhalan de todos modos, los investigadores utilizan un método de etiquetado que se emplea habitualmente en análisis químicos y diagnósticos médicos. La urea administrada a los sujetos para la prueba de la ureasa contiene carbono "etiquetado" (13C en lugar de 12C). El 13C es un isótopo del carbono que absorbe la luz infrarroja a una longitud de onda menor que el 12C. "Podemos medir estas diferencias de absorción mediante espectroscopia MIR. Nos indican cuánto carbono procede de la urea desdoblada por la bacteria y, por tanto, si existe o no una infección por Helicobacter pylori", explica Flores Rangel.
Hasta ahora, las pruebas para detectar el Helicobacter pylori sólo pueden realizarse en un contexto clínico. En los procedimientos invasivos, se analizan bacteriológicamente muestras de tejido procedentes de endoscopias gastrointestinales. Las pruebas no invasivas para analizar el aliento siguen basándose en métodos como la espectrometría de masas, que son muy complejos y caros.
El espacio de reacción se ha reducido para aumentar la interacción luz-gas
Mizaikoff y su equipo recurren a otra innovación para su sistema de sensores infrarrojos. Para intensificar la reacción entre las moléculas de la muestra y la radiación infrarroja, han reducido el tamaño del espacio de reacción. Se utiliza una guía de ondas hueca integrada en el sustrato (iHWG). La cámara de reacción consta de dos placas de aluminio selladas herméticamente con un compuesto de resina epoxi. En la placa base hay incrustado un canal a través del cual se conduce el aire respirable y que sirve también de célula de gas miniaturizada y de guía de ondas óptica de infrarrojos. En los laterales, unas ventanas de fluoruro de bario que transmiten luz infrarroja garantizan que la radiación MIR se refleje a lo largo del canal y pueda medir las longitudes de onda absorbidas por el dióxido de carbono etiquetado y no etiquetado. "Ya hemos podido reducir el tamaño de la célula de gas de los diez centímetros originales a tres centímetros sin perder precisión en la medición", subraya Mizaikoff. Para explotar aún más el potencial de miniaturización del sistema sensor, también se pueden utilizar láseres o diodos emisores de luz como fuente luminosa para la espectroscopia IR.
Los científicos suponen que el sistema puede simplificarse y miniaturizarse de tal manera que el coste del minisensor, compatible con teléfonos inteligentes, puede reducirse a unos 20 euros. Es una buena noticia para todas las personas que luchan contra una infección por Helicobacter pylori: en el futuro, será posible detectar el germen estomacal de forma rápida y sencilla con una prueba de aliento móvil; ¡qué ayuda para el diagnóstico y la terapia!
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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