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Un sensor del aliento detecta biomarcadores del cáncer de pulmón

Produce un espectro del gas analizado para identificar compuestos volátiles específicos


Una universidad de China ha diseñado un dispositivo capaz de detectar en el aliento diversos compuestos orgánicos volátiles relacionados con el cáncer de pulmón. Produce un espectro del gas analizado, e identifica los biomarcadores específicos de este tipo de cáncer.




Estructura del dispositivo: La matriz de sensores, y la cámara de gas. Imagen: J. Lei. Fuente: Universidad de Chongqing.
Estructura del dispositivo: La matriz de sensores, y la cámara de gas. Imagen: J. Lei. Fuente: Universidad de Chongqing.
Investigadores de la Universidad de Chongqing (China) han desarrollado un sensor de alta sensibilidad basado en fluorescencia que puede identificar rápidamente compuestos orgánicos volátiles relacionados con el cáncer, en concreto biomarcadores encontrados exclusivamente en el aliento exhalado de algunas personas con cáncer de pulmón.

Su trabajo se describe en un artículo publicado esta semana en la revista Review of Scientific Instruments. Según los investigadores, los resultados de laboratorio son prometedores, pero el dispositivo aún tendría que demostrar eficacia en ensayos clínicos antes de su adopción generalizada como herramienta de diagnóstico.

"Nuestros resultados muestran que el dispositivo puede discriminar diferentes tipos y concentraciones de compuestos orgánicos volátiles relacionados con el cáncer con una precisión cercana al 100%", asegura Jin-can Lei, investigador principal y post-doc de la Facultad de Ingeniería Optoelectrónica de la Universidad de Chongqing, en la nota del American Institute of Physics recogida por Newswise. "El proceso requiere solamente unos 20 minutos."

"No existen métodos sencillos, seguros y eficaces para detectar el cáncer de pulmón en su fase inicial", señala Lei. "Un gran número de estudios han demostrado que algunos tipos de compuestos orgánicos volátiles, procedentes de la oxidación del ácido graso insaturado en la carcinogénesis (proceso que da lugar al cáncer), sólo aparecen en el aire exhalado de personas con cáncer de pulmón, lo que los convierte en posibles biomarcadores del mismo.

El aparato puede detectar gases relacionados con el cáncer de pulmón en concentraciones muy bajas, por debajo de 50 partes por cada mil millones, explica Lei: Como una pizca de sal en 10 toneladas de patatas fritas.

Funcionamiento

El dispositivo consta de un plato circular de 50 milímetros de diámetro con una matriz de sensores, una cámara de gas giratoria diseñada especialmente, y un sistema de recolección y procesamiento de datos. La matriz es desechable y consta de 35 puntos químicamente sensibles uniformemente situados alrededor del borde. Los puntos se rellenan con siete tipos diferentes de materiales sensibles sintetizados en laboratorio (porfirina y sus derivados), que son los elementos sensores.

Cuando el sensor se expone e interactúa con analitos o gases de compuestos orgánicos volátiles específicos, los efectos de fluorescencia de los elementos sensores varían. Registrando el espectro de emisión fluorescente de la matriz de sensores antes y después de la reacción, los investigadores pueden obtener el espectro característico de respuesta a cada analito.

Al tratarse de una matriz de sensores, se produce un patrón de respuesta compuesto y único, una especie de "huella digital".

En los experimentos, Lei y sus colaboradores utilizaron cuatro compuestos orgánicos volátiles relacionados con el cáncer de pulmón: p-xileno, estireno, isopreno y hexanal. Una fuente de luz con láseres de tres longitudes de onda diferentes excita los espectros de fluorescencia de la matriz. El espectro resultante se compara con la base de datos de los gases, para identificar y cuantificar su presencia.

El siguiente paso en la investigación, señalan los científicos, es perfeccionar el método y establecer una base de datos completa de la fluorescencia de los gases relacionados con el cáncer de pulmón.

Referencia bibliográfica:

Jin-can Lei, Chang-jun Hou, Dan-qun Huo, Xiao-gang Luo, Ming-ze Bao, Xian Li, Mei Yang and Huan-bao Fa. A novel device based on a fluorescent cross-responsive sensor array for detecting lung cancer related volatile organic compounds. Review of Scientific Instruments (2015). DOI: 10.1063/1.4907628.

Miércoles, 18 de Febrero 2015
Newswise/T21
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