A la larga, prevén pruebas en las que los nanosensores de oro se inyectarán directamente en el paciente, permitiendo así la medición de las concentraciones de proteína mediante el enfoque de un rayo de luz láser a través de la piel. En un plazo más cercano, la tecnología permitirá a los científicos examinar directamente el modo en que las proteínas, tales como las implicadas en las infecciones víricas, interactúan dentro de la célula.
El sensor consiste en un núcleo de sílice de 120 nanómetros de diámetro encapsulado en una fina capa de oro. Fijados en la cápsula de oro se encuentran los aptámeros, cortas hebras de ácidos nucleicos diseñados para unirse a una diana molecular específica. Cuando un láser se proyecta en el aptámero, la molécula absorbe la luz y la reemite con un espectro característico, denominado su "señal Raman." Cuando el aptámero se une con una proteína, éste cambia su conformación y, como consecuencia, cambia también el espectro emitido. La superficie de oro del sensor amplifica la señal aumentando los cambios en el campo eléctrico en respuesta a la luz láser.
"La partícula de oro funciona como un tipo de transductor para el láser", señala Colin Campbell, químico de la Universidad de Edimburgo, en Escocia, quien dirigió la investigación. Los científicos son capaces de determinar los niveles de la molécula diana en una solución midiendo los cambios espectrales. Usando esta técnica, fueron capaces de detectar concentraciones subfemtomolares (10-12) de trombina en el suero humano. La investigación fue publicada en inte et el 2 de marzo en la revista Chemical Communications.
Los investigadores afirman que la tecnología podría adaptarse para detectar varias proteínas diferentes, pero están centrándose primero en la trombina. En el Reino Unido, un país donde los coágulos de sangre causan unas 25.000 muertes cada año, los médicos evalúan a cada paciente ingresado en el hospital para conocer su riesgo de sufrir un coágulo sanguíneo o una trombosis. La prueba actual requiere una extracción de sangre y un ensayo de varios pasos en el que un anticuerpo fluorescente se une a la proteína. La nueva tecnología ofrecería una fácil monitorización de las personas de alto riesgo y la prevención de muertes relacionadas con coágulos, señala Campbell. En lugar de ofrecer una sola medida de los niveles de trombina, que pueden fluctuar, una prueba de este tipo permitiría el seguimiento continuo y nos alertaría cuando los niveles de la proteína fueran peligrosamente altos.
n"Es muy importante detectar las proteínas sin el uso del marcado fluorescente", afirma Luke Lee, director del Centro de Nanotecnología Biomolecular de la Universidad de Califo ia, Berkeley, quien no estuvo involucrado directamente en la investigación. El marcado fluorescente es complejo y propenso a la decoloración o disipación, lo que puede alterar la señal.
La investigación ha establecido el potencial de la tecnología para detectar bajas concentraciones de proteínas en un mero atolitro de sangre. Si bien tal sensibilidad no es crítica para identificar el riesgo de coagulación de la sangre, sí que es importante en el control de otras enfermedades. Los científicos podrían registrar medidas en diferentes orgánulos celulares--compartimentos separados dentro de la célula--en lugar de un promedio de toda la célula. "Es un logro notable que sean capaces de detectar la proteína en concentraciones tan bajas", señala Lee.
"De hecho, se podría localizar qué está ocurriendo en una célula durante una infección viral en un punto de tiempo determinado", afirma Michael Ochsenkühn, químico en la Universidad de Edimburgo y uno de los investigadores del proyecto. Actualmente, los científicos de Edimburgo están utilizando la misma tecnología para observar las interacciones biomoleculares implicadas en enfermedades autoinmunes. También están investigando las interacciones huésped-patógeno para la investigación viral.
El equipo de Campbell había demostrado previamente que las nanocápsulas de oro parecen ser seguras cuando se inyectan en las células--no causan la muerte celular o impiden el crecimiento de células nuevas. Como el oro no es reactivo, el cuerpo no rechazará el implante, afirman los investigadores. Pero la tecnología todavía tiene varios obstáculos que superar antes de que pueda ser utilizada para aplicaciones médicas.
"El límite de este tipo de investigación es que requiere de un aptámero que capture una proteína específica," afirma Jaebum Choo, químico analítico de la Universidad Hanyang en Corea, que no participó en el estudio. "Si bien los aptámeros de la trombina son bien conocidos, los aptámeros conocidos para otras proteínas son pocos en este momento. Para el desarrollo de esta tecnología, biólogos y bioquímicos necesitan encontrar los distintos tipos de aptámeros para capturar las proteínas de interés.