Biosensor portátil mide rápidamente el cortisol en el sudor

- Por

La hormona esteroidea cortisol incrementa y disminuye su concentración plasmática en el transcurso del día, al estar sometida a una regulación circadiana en base a los requerimientos metabólicos del individuo en condiciones normales.

Puesto que la secreción de cortisol está bajo el control del hipotálamo, la glándula pituitaria y las glándulas suprarrenales,  las anormalidades presentes en estos órganos se pueden evidenciar mediante una prueba de cortisol.

En situaciones patológicas que generen estrés, sus niveles pueden aumentar significativamente, ocasionando efectos sistémicos de variada gravedad, por lo que es necesario recurrir a su cuantificación, pero con el inconveniente de que los métodos actuales de medición en el laboratorio requieren períodos de espera prolongados para obtener resultados, hecho que retarda el diagnóstico y el tratamiento de los pacientes afectados por esta alteración.

Como una iniciativa para subsanar estos retrasos en las mediciones de la aparatología sofisticada de los laboratorios clínicos han surgido los  biosensores portátiles: una alternativa aplicable en salud, debido a su gran potencial para agilizar el diagnóstico médico convencional y el control sanitario. Pese a sus prometedores aplicaciones, surge  una serie de desafíos tecnológicos esenciales que apuntan a optimizar su nivel de selectividad, estabilidad en el bio-reconocimiento del compuesto a detectar y/o medir, manejo eficiente de muestras, logrando una mínima invasividad y un buen nivel de adaptabilidad mecánica que no afecta la comodidad del usuario, a fin de lograr que sean exitosos en las aplicaciones comerciales.

El parche “cuantitativo”

Con el objetivo de obtener valores hormonales de forma más rápida, un grupo liderado por el científico Alberto Salleo– que trabaja como profesor asociado de ciencia de materiales e ingeniería en la Stanford University– ha creado un parche elástico que al ser puesto en contacto directo con la piel, absorbe el sudor y cuantifica el cortisol sintetizado por un individuo. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en un artículo de Science Advances.

Según indicó Onur Parlak, un investigador postdoctoral que llegó al laboratorio de Salleo con el propósito de trabajar en tecnologías portátiles: “Estamos particularmente interesados ​​en la detección del sudor, ya que ofrece un monitoreo no invasivo y continuo de varios biomarcadores para una variedad de condiciones fisiológicas“, “Esto ofrece un enfoque novedoso para la detección temprana de diversas enfermedades y la evaluación del rendimiento deportivo“.

Si el dispositivo portátil pasa de su versión prototipo a una herramienta cuantificadora efectivamente utilizable, podría permitir a las personas con un desequilibrio hormonal monitorear sus propios niveles de cortisol en el hogar.

Este tipo de prueba rápida también podría ayudar a revelar el estado emocional de los niños pequeños que no son capaces de comunicarse verbalmente.

Como medir una molécula neutra

El cortisol presenta un desafío especial para los biosensores- como el que Parlak estaba desarrollando- porque estos sistemas están diseñados para detectar la carga positiva o negativa de una molécula, y el cortisol no posee carga eléctrica.

Para subsanar este problema clave, Parlak construyó su sensor elástico de forma rectangular alrededor de una membrana que se une de manera específica al cortisol. Al estar adherido a la piel, absorbe el sudor pasivamente a través de los agujeros dispuestos en el fondo del parche. Los iones cargados eléctricamente que están presentes en el sudor- como sodio y potasio- pasan libremente a través de la membrana, a menos que estén bloqueados por la presencia del cortisol. Es el flujo de iones cargados lo que el sensor detecta, no el cortisol en sí mismo.

Con respecto a este sistema, Salleo manifestó: “Siempre me entusiasma un dispositivo, pero el sistema de recolección de sudor que ideó Onur es realmente inteligente. Sin ningún microfluido activo, puede recoger suficiente sudor para hacer las mediciones“.

Para medir los niveles de cortisol, el usuario debe sudar en una cantidad suficiente- como cuando la piel adquiere brillo- aplicar el parche y conectarlo a un dispositivo de análisis que entrega los resultados en unos escasos segundos.

Dispositivo versus “gold estándar”

En el laboratorio, Parlak probó que el dispositivo realizaba mediciones en concordancia con el gold estándar.

Para verificar que los resultados eran reproducibles en los sujetos, reclutó a dos voluntarios que corrieron durante 20 minutos con los parches adheridos a los brazos. Los resultados obtenidos tanto en el laboratorio como en las pruebas con voluntarios evidenciaron que los valores fueron similares al “gold standard”.

Si bien el sensor parece funcionar de manera adecuada y confiable, los investigadores quieren incrementar su  precisión y confiabilidad, además de lograr que sea reutilizable, hecho que además de aumentar su practicidad disminuiría los costos. El prototipo parece ser útil para realizar varias mediciones, siempre que no se haya saturado de sudor.

Desarrollos futuros

En el futuro cercano, el equipo espera probar el sensor de cortisol en la saliva, lo que evitaría que los pacientes tuvieran que sudar. Además esperan que el sensor forme parte de un sistema completamente integrado a la unidad de medición.

Con el propósito de aprovechar su diseño, esperan un uso más generalizado de este dispositivo, para ampliarlo en la medición de alguna otra molécula de utilidad clínica, además de disponer de un dispositivo que mida varios biomarcadores simultáneamente, lo que daría una imagen más definida e individualizada de lo que está sucediendo en el organismo de una persona.