Los sensores no están compuestos por chips ni fibras ópticas, sino por células vivas que se iluminan al encontrar en contacto con determinados agentes químicos
La gran baza de este invento, sin embargo, es que estos futuribles sensores para detectar enfermedades no están compuestos de chips ni fibras ópticas, sino de células vivas, como las que forman parte del organismo del ser humano, que se iluminan al encontrar en contacto con determinados agentes químicos.Como explica el principal desarrollador del proyecto, Xuanhe Zhao, el primer paso ha sido crear uno hidrogel compuesto por un 95% de agua que está unido a una capa de caucho poroso que deja entrar oxígeno. A continuación, al material se le inyecta una cepa, en este caso, de células de E. coli, genéticamente programadas para reaccionar cuando entra en contacto con los productos químicos. De esta forma, la reacción provoca que las células brillen, marcando la presencia de estas sustancias.
Aunque, de momento, estos sensores vivos han sido incluidos en materiales como un guante o un vendaje, los desarrolladores consideran que se podrían usar en otro tipo de materiales. Además, el hidrogel puede adaptarse para detectar otros productos químicos y contaminantes, permitiendo usos que podrían ir desde la investigación en la ciencia forense, hasta la vigilancia de la contaminación o los diagnósticos médicos relacionados con la piel.
"Estamos demostrando el potencial de los materiales y dispositivos vivos", señala Timothy Lu, otro de los principales autores del proyecto, publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
DIFICULTADES
Los investigadores demostraron que cuando se le aplicaba el parche a una zona de la piel de una persona impregnada con un azúcar natural, el sensor de iluminaba instantáneamente
Llegar a este sistema, no obstante, no ha supuesto un camino fácil para los investigadores porque, aunque los sensores tengan la capacidad de detectar y señalar la presencia de virus y toxinas, muchas de estas células reprogramadas genéticamente sólo han demostrado su eficacia en cámaras donde los científicos pueden controlar cuidadosamente los niveles de nutrientes necesarios para mantener las células vivas y activas, “un ambiente que ha resultado extremadamente difícil de replicar en materiales sintéticos” señala Zhao. "El desafío de hacer materiales vivos es cómo mantener esas células vivas, para hacerlas viables y funcionales en el dispositivo", añade Lu.Para demostrar los usos potenciales de los sensores, los investigadores fabricaron primero una hoja de este material con cuatro canales separados, conteniendo cada uno un tipo de bacterias dirigidas para brillar (con color verde) en respuesta a un compuesto químico diferente. Encontraron que cada canal se iluminaba de manera fiable cuando se exponía a su respectivo producto químico.
A continuación, el equipo armó el material en un vendaje, o "parche vivo", con canales que contienen bacterias sensibles a la ramnosa, un azúcar natural. Este azúcar fue impregnado en la piel de uno de los voluntarios del experimento mediante un algodón empapado. Al aplicarle posteriormente el parche de hidrogel, los investigadores comprobaron que, efectivamente, el sensor se encendía instantáneamente. Posteriormente, comprobaron la misma reacción incluyendo estos materiales en un guante.
El grupo de investigadores también ha desarrollado un modelo teórico para ayudar a guiar a otros profesionales en el diseño de materiales y dispositivos vivos similares. "El modelo nos ayuda a diseñar dispositivos más eficientes", dice Zhao. "Te dice cosas como el grosor de la capa de hidrogel que debes usar, la distancia entre canales, cómo modelar los canales y cuántas bacterias utilizar".
MÁS RESISTENTE Y FLEXIBLE
Por otro lado, los desarrolladores de esta tecnología, aún en una fase inicial, destacan que, al estar formado por células vidas, el material es más resistente y flexible que otras películas lumínicas donde se han incluido células para crear dispositivos que también pueden ayudar a detectar diversas afecciones.
Buen ejemplo de ello es el apósito inteligente desarrollado por investigadores de la Universidad de California de Estados Unidos, compuesto por una biopelícula con un hidrogel que reacciona al contacto con las principales bacterias que crean las infecciones, iluminándose también al producirse la reacción química.
Pero este tipo de películas que usan extractos químicos de células genéticamente modificadas, según Lu, no son lo mismo que las células vivas, “que pueden mantener su funcionalidad durante un período de tiempo más largo y pueden tener una mayor sensibilidad para detectar patógenos”, concluye.