La obesidad, una creciente epidemia que pone en riesgo la salud mundial,  pues trae aparejado un mayor riesgo de desarrollar diabetes, dentro de otras patologías, sin embargo, faltan dispositivos biomédicos adecuados para realizar el control “in situ” de la quema de grasa corporal, que sirva de orientación en la realización de actividad física o para establecer las modificaciones dietarias necesarias que puedan conducir a los afectados hacia una pérdida de peso eficiente.

Durante el proceso de quema de grasa acumulada, la acetona en nuestra respiración aumenta de concentración. Además, esta sustancia es un biomarcador que se relaciona con los niveles de glucosa en sangre, lo que la convierte en un metabolito útil  para detectar y monitorear la diabetes.

Si bien las medidas de acetona de alta sensibilidad ya son posibles con otros instrumentos de laboratorio, como es el caso de un espectrómetro de masas, pero tiene un elevado costo. Las pruebas de portátiles de aliento para medir acetona también existen, pero solo pueden ser utilizadas una vez y  puede llevar varios minutos para que muestren los resultados obtenidos.

Además, medir el nivel de acetona en el aire espirado es una técnica difícil, debido a la gran cantidad de humedad y otros componentes provenientes de la respiración, que confunde a la mayoría de los sensores.

Nuevo sensor para medir acetona en el aire espirado

Los investigadores de ETH Zurich en Suiza desarrollaron un sensor del tamaño de una moneda, que es muy preciso y sensible, su nivel de selectividad detecta y mide exclusivamente la acetona de entre todos los otros compuestos químicos que se encuentran en la respiración.

Está  basado en un chip recubierto de nanopartículas semiconductoras de trióxido de tungsteno (WO3), dopado con partículas de silicio, que pueden hacer un seguimiento preciso de las tasas de quema de grasa corporal en tiempo real.

Video de ETH Zurich sobre el nuevo sensor:

Resultados obtenidos

Este sensor fue probado en 20 voluntarios durante fases de práctica de ejercicio y descanso, en sujetos que viajaban en una bicicleta estacionaria que fue equipada con el sensor de acetona en respiración, midiendo sus concentraciones  a través del uso de espectrometría de masa del tipo PTR-TOF-MS. Durante el ejercicio, este sensor pudo entregar datos sobre la aparición y fluctuación de los niveles crecientes de acetona en el aire espirado, que actúan como un indicador del metabolismo intenso de la grasa corporal.

Dentro de los hallazgos en base  las mediciones metabolismo de las grasas corporales fue especialmente pronunciado para la mayoría de los voluntarios durante el ayuno de 3 horas después del ejercicio, con fuertes variaciones entre los sujetos participantes, valores que el sensor mostró correctamente y en tiempo real.

Cómo surgió este proyecto

El desarrollo de este chip comenzó hace siete años atrás, cuando el profesor Pratsinis y sus colegas del ETH hicieron un hallazgo clave: el WO3 es capaz de interactuar con las moléculas de acetona si los átomos de las nanopartículas muestran determinada disposición estructural cristalina. Esta interacción disminuye la resistencia eléctrica del chip, fenómeno que puede ser medido.

Originalmente, la idea era utilizar el chip para el diagnóstico de la diabetes mellitus 1, midiendo los elevados niveles de acetona en la respiración de estos pacientes. Sin embargo, al demostrar que este sensor posee una sensibilidad tan elevada que es capaz de detectar concentraciones de acetona muy bajas en las exhalaciones de una persona durante el ejercicio, decidieron ampliar su utilización al área del fitness.

Perspectivas para su uso futuro

El prototipo del chip utilizado en este estudio es del tamaño de una moneda de 1 centavo de euro, pero los investigadores están trabajando en el perfeccionamiento de esta tecnología de medición para poder fabricar chips de tamaño aún menor, que volvería  más atractiva su comercialización, ya que, según Güntner,  miembro del equipo científico: «Esto permitiría a los atletas y personas que quieren perder peso el controlarse por sí mismos cuando sus cuerpos comienzan a quemar grasa para que puedan optimizar su régimen de entrenamiento”.

A esta posibilidad de fácil traslado, le suman el hecho que «Nuestra tecnología tiene el mayor beneficio de ser barata, manejable y, sin embargo, altamente sensible, además de que puede tomar medidas en tiempo real«…»Esto lo hace adecuado para el uso diario, mientras se trabaja en un gimnasio o para personas a dieta«.

El equipo también está trabajando en el desarrollo de sensores que detecten otras moléculas gaseosas que sean eliminadas por la respiración y que sean médicamente relevantes, como es el caso del amoníaco, cuya concentración sirve para evaluar la función renal; el isopreno, para chequear el metabolismo del colesterol y varios compuestos aldehídicos, útiles para la detección precoz del cáncer pulmonar.

Conclusiones obtenidas

Fruto de estas mediciones de cetonas, se logró determinar que aquellos sujetos que deseen perder peso, si bien deben cuidar su dieta,  también deben quemar la grasa corporal a través de la práctica del ejercicio físico para obtener la optimización de estos resultados.

Además, cualquier tipo y cantidad de ejercicio no logrará quemar la grasa corporal, ya que ésta se metaboliza cuando se presiona al organismo  ante situaciones fisiológicas específicas. Por lo tanto, serviría de gran ayuda saber qué grado de efecto quema de grasa se está logrando en la práctica física determinada que se realice.

Los científicos pudieron demostrar que algunas personas comienzan a quemar grasa almacenada poco después de comenzar a practicar ejercicios, lo que contradice el pensamiento generalizado de que este efecto se produce después de un prolongado tiempo de práctica física.

Este nuevo dispositivo podría convertirse en muy breve lapso de tiempo en un equipo portátil para ser empleado como ayuda en el diagnóstico y control de la diabetes, así como en una guía en la práctica de fitness, y a un precio muy bajo, según manifiestan sus creadores.