El sistema olfativo humano discrimina entre miles de olores al interactuar específicamente con los receptores olfativos de las neuronas sensoriales. Así, cada receptor es capaz de detectar diversos olores con diferentes intensidades y un mismo olor puede activar más de un receptor. Toda esta compleja combinación de señales y estímulos genera nuestra percepción olfativa.
El olfato es un sentido de una gran importancia biológica para las personas, que nos permite buscar comida, interactuar socialmente o detectar peligros, entre otras funciones. No en vano, la ciencia ha impulsado el desarrollo de sensores olfativos con diversas aplicaciones industriales. Aunque los sensores basados en receptores olfativos son muy sensibles y detectan concentraciones de hasta el nivel femtomolar (partes por mil billones), tienen una limitación: no pueden distinguir con precisión entre los diferentes olores que los desencadenan.
En este contexto, un estudio reciente liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), en colaboración con el Centro de Ciencias del Goût y de la Alimentación y el Instituto de Química de Niza, ha desarrollado un método innovador para distinguir entre olores que activan el mismo receptor.
Esta innovación supone un paso adelante en el diseño de sensores más precisos, que podrían tener aplicaciones en la detección de olores o en otros campos tecnológicos e industriales
Este método se basa en la detección de pequeños cambios eléctricos en el receptor, conocidos como respuesta capacitiva. Estos cambios son proporcionales a la fuerza con la que el odorante se une al receptor, imitando la respuesta fisiológica a un olor. Esta innovación supone un paso adelante en el diseño de sensores más precisos, que podrían tener aplicaciones en la detección de olores o en otros campos tecnológicos e industriales.
“Hemos visto que cuando el receptor entra en contacto con uno de los compuestos se produce un cambio en la respuesta eléctrica que es proporcional a la fuerza con la que el compuesto se une al receptor. Esta información nos ayuda a entender mejor cómo funciona el reconocimiento olfativo a nivel molecular y cómo se puede utilizar este conocimiento para diseñar sensores más eficaces”, explica Anna Lagunas, primera autora del estudio e investigadora sénior del grupo de Nanobioingeniería del IBEC dirigido por Josep Samitier.
DETECCIÓN SELECTIVA
Para los experimentos se ha inmovilizado un receptor olfativo humano (hOR1A1) sobre una superficie de oro con un anticuerpo para asegurar su orientación y mejorar la sensibilidad de las medidas. Las tres sustancias olfativas utilizadas (dihidrojasmona y dos formas de carvona) son agonistas del receptor, es decir, todas ellas son capaces de activarlo, dando lugar a diferentes olores, lo que permite simular activaciones fisiológicas reales.
La mayor capacidad del sensor para identificar sustancias se debe, entre otras cosas, a la respuesta eléctrica específica del receptor, vinculada a una propiedad intrínseca llamada momento dipolar
El estudio, en el que también ha participado el grupo de Nanosondas y Nanoconmutadores del IBEC, liderado por Pau Gorostiza, explica que la mayor capacidad del sensor para identificar sustancias se debe, entre otras cosas, a la respuesta eléctrica específica del receptor, vinculada a una propiedad intrínseca llamada momento dipolar, que varía en presencia del odorante. El momento dipolar es una medida de la distribución de cargas eléctricas dentro de una molécula. En este caso, los cambios en el momento dipolar del receptor cuando se une a una molécula de olor son clave para detectarlo.