Tatuaje hecho con nanopartículas de oro revoluciona el diagnóstico médico

La idea de sensores implantables que transmiten continuamente información sobre valores vitales y concentraciones de sustancias o fármacos en el cuerpo ha fascinado a médicos y científicos durante mucho tiempo. Dichos sensores permiten el seguimiento constante de la progresión de la enfermedad y el éxito terapéutico. Sin embargo, hasta ahora los sensores implantables no han sido adecuados para permanecer en el cuerpo de forma permanente sino que debían ser reemplazados después de unos días o semanas. Por un lado, está el problema del rechazo del implante porque el cuerpo reconoce el sensor como un objeto extraño. Por otro lado, el color del sensor, que indica cambios de concentración, ha sido inestable hasta ahora y se desvaneció con el tiempo. Científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) han desarrollado un nuevo tipo de sensor implantable que se puede operar en el cuerpo durante varios meses. El sensor se basa en nanopartículas de oro de color estable que se modifican con receptores para moléculas específicas. Incrustado en un tejido polimérico artificial, el nanooro se implanta debajo de la piel, donde informa cambios en las concentraciones del fármaco al cambiar su color.

El grupo de investigación del profesor Carsten Sӧnnichsen ha estado utilizando nanopartículas de oro como sensores para detectar pequeñas cantidades de proteínas en células de flujo microscópicas durante muchos años. Las nanopartículas de oro actúan como pequeñas antenas de luz. Lo absorben y dispersan fuertemente y, por lo tanto, aparecen coloridos. Reaccionan a las alteraciones en su entorno cambiando de color. El equipo de Sӧnnichsen ha explotado este concepto para la detección médica implantada.

Para evitar que las diminutas partículas se alejen nadando o sean degradadas por las células inmunitarias, se incrustan en un hidrogel poroso con una consistencia similar a la de un tejido. Una vez implantados debajo de la piel, pequeños vasos sanguíneos y células crecen en los poros. El sensor está integrado en el tejido y no es rechazado como cuerpo extraño. “Nuestro sensor es como un tatuaje invisible, no mucho más grande que un centavo y más delgado que un milímetro”, dijo Sӧnnichsen. Dado que las nanopartículas de oro son infrarrojas, no son visibles a simple vista. Sin embargo, un tipo especial de dispositivo de medición puede detectar su color de forma no invasiva a través de la piel.

En su estudio, los investigadores implantaron sus sensores de nanopartículas de oro debajo de la piel de ratas sin pelo. Los cambios de color en estos sensores se monitorearon luego de la administración de varias dosis de un antibiótico. Las moléculas del fármaco se transportan al sensor a través del torrente sanguíneo. Al unirse a receptores específicos en la superficie de las nanopartículas de oro, inducen un cambio de color que depende de la concentración del fármaco. Gracias a las nanopartículas de oro de color estable y al hidrogel de integración de tejido, se descubrió que el sensor se mantuvo mecánica y ópticamente estable durante varios meses.

Los objetos de color se blanquean con el tiempo. Las nanopartículas de oro, sin embargo, no se blanquean, sino que mantienen su color de forma permanente. Como se pueden recubrir fácilmente con diferentes receptores, son una plataforma ideal para sensores implantables.

Este concepto es generalizable y tiene el potencial de extender la vida útil de los sensores implantables. En el futuro, los sensores implantables basados ​​en nanopartículas de oro podrían usarse para observar concentraciones de diferentes biomarcadores o fármacos en el cuerpo simultáneamente. Dichos sensores podrían encontrar aplicación en el desarrollo de fármacos, la investigación médica o la medicina personalizada, como el tratamiento de enfermedades crónicas.