Investigadores de Queen's University desarrollan nuevas pruebas que podrían ahorrar tiempo, dinero y vidas

Investigadores de la Queen’s University Belfast han desarrollado un nuevo e innovador test de biomarcadores enzimáticos que tiene el potencial de indicar enfermedades y contaminación bacteriana ahorrando tiempo, dinero y posiblemente vidas.

La prueba, desarrollada por científicos del Instituto para la Seguridad Alimentaria Mundial de Queen’s, puede detectar marcadores enzimáticos de enfermedades conocidas como proteasas en humanos, animales y productos alimenticios.

Las proteasas son cruciales para el crecimiento de los microorganismos y son responsables de la progresión de muchas enfermedades.

Los niveles de proteasas pueden estar muy elevados en la orina de pacientes con enfermedad renal diabética o en los sitios de heridas infectadas. Del mismo modo, en las vacas, una elevación de las proteasas en su leche puede revelar enfermedades como la mastitis bovina, un tipo de infección de la glándula mamaria. En los alimentos, las proteasas producidas por bacterias contaminadas en la carne y los productos lácteos pueden provocar ranciedad, así como una disminución de la vida útil y de la calidad.

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Los métodos actuales de detección de proteasa son costosos, llevan mucho tiempo y no siempre son eficaces. Científicos del Queen’s Institute for Global Food Security han desarrollado un nanosensor que ha resultado en una detección sensible, rápida y rentable de la proteasa en la leche y la orina.

La Dra. Claire McVey, investigadora de Queen y coautora del estudio publicado en la revista Nano Research, explica: «No sólo es una prueba barata de producir, sino que se puede utilizar en cualquier lugar y no depende de las condiciones del laboratorio. Eliminar la necesidad de realizar pruebas en un laboratorio es un cambio de vida. Además de ser rentable, significa un diagnóstico más rápido».

El nanosensor basado en nanopartículas de oro ideado por los investigadores de Queen indica cuando las proteasas están presentes a través de una reacción visible de cambio de color. Las nanopartículas de oro son bien conocidas por su capacidad para acelerar la oxidación de una sustancia química llamada tetrametilbencidina (TMB), visible a través de una formación de color azul vivo.

Cuando la caseína (una molécula presente en la leche) se añade a las nanopartículas de oro, rodea a las nanopartículas actuando como una barrera protectora de la superficie. Cuando se introduce el TMB, la caseína previene la reacción de oxidación, lo que significa que no hay o sólo hay un ligero cambio de color.

Cuando las proteasas están presentes, `se comen’ la barrera protectora de la caseína, exponiendo la superficie de las nanopartículas de oro. En este caso, cuando se añade TMB, las proteasas han eliminado la caseína, lo que significa que la oxidación ocurre rápidamente causando un rápido cambio de color.

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El Dr. Cuong Cao, el principal académico del estudio: «Cuando añadimos TMB a las nanopartículas de oro recubiertas de caseína, podemos decir virtualmente al instante si las proteasas están presentes por el hecho de que la solución se vuelva azul o no. Normalmente estas pruebas toman mucho más tiempo.»

Usando este enfoque, las proteasas pueden ser detectadas en 90 minutos sin la necesidad de equipo de laboratorio complicado o costoso.

Además, los `ingredientes’ para hacer el nanosensor están fácilmente disponibles y son de bajo costo. Las nanopartículas de oro se pueden producir en abundancia, con pocas restricciones sobre los requisitos de almacenamiento, lo que las convierte en una sustancia duradera y barata.

El enfoque desarrollado por los investigadores de la Reina fue probado en leche y orina, pero podría adaptarse a otras aplicaciones.

El Dr. Cao lo explica: «El uso de moléculas distintas de la caseína para recubrir la superficie tiene el potencial de detectar otros tipos de biomarcadores enzimáticos. Por ejemplo, el recubrimiento de las nanopartículas con lípidos podría detectar la enzima lipasa, que podría ayudar en el diagnóstico de enfermedades como la pancreatitis.

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«Tras la validación completa de esta prueba, nos gustaría explorar cómo podríamos ampliar la aplicación para detectar una gran cantidad de otras enfermedades o alimentos contaminados. Este nuevo enfoque permitirá la identificación de biomarcadores enzimáticos en el punto de atención. Podría cambiar el panorama de cómo se detectan y diagnostican los biomarcadores enzimáticos, lo que repercutiría no sólo en la seguridad alimentaria, sino también en el diagnóstico de enfermedades relacionadas con las enzimas en animales y seres humanos. El margen potencial para esta prueba es enorme».

El profesor Elliott, fundador del Instituto para la Seguridad Alimentaria Mundial y coinvestigador del estudio, comentó: «La capacidad de diagnosticar enfermedades o contaminaciones rápidamente puede tener un gran impacto en la forma en que se pueden tratar los problemas graves. El costo ultra bajo del sistema ayudará a reducir los costos de las pruebas y podría transformar la cantidad de pruebas realizadas en el mundo en desarrollo».