Según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) un biosensor es un dispositivo que utiliza reacciones bioquímicas específicas mediadas por enzimas aisladas, inmunosistemas, tejidos, orgánulo o células enteras para la detección de componentes químicos, mediante señales eléctricas, térmicas u ópticas.

A continuación, la Dra. Lilian Celeste Alarcón Segovia, Responsable del Núcleo de Innovación Médica de la Universidad María Auxiliadora (UMAX) nos explica más acerca del tema, pues es una de sus áreas de conocimiento.

¿Qué utilidad tienen los biosensores?

Los biosensores se caracterizan por entregar información analítica de metabolitos, electrolitos, glucosa o lactato entre otros, en tiempo real a partir de biofluidos complejos como el sudor, saliva y lágrimas que junto al líquido intersticial son potencialmente candidatos para el monitoreo del estado de salud de las personas. La validación de estos sensores químicos aún está explorándose en la actualidad.

¿Cuál sería su contribución al área médica?

Los biosensores son dispositivos se integran a la epidermis para monitorear un componente químico de interés mediante un biofluido que logran aproximarse a los dispositivos comúnmente empleados en los centros de diagnóstico médico para detectar selectivamente el compuesto de interés por ejemplo la glucosa.

¿Qué técnicas se utilizan para la creación de los biosensores?

En mi reciente publicación “Catalytic effects of magnetic and conductive nanoparticles on immobilized glucose oxidase in skin sensors” en la revista de Nanotecnology (Q1, Factor de impacto: 3.551) he reportado una de las técnicas empleadas en la fabricación de biosensores de glucosa que consiste en la deposición por evaporación por haz de electrones de una fina película de cromo con un espesor de10 (nanómetros) nm y seguida de una capa de oro con un espesor de 100 nm. Todo esto soportado en una lámina de poliamida de 75 (micrómetro) μm de espesor. Finalmente, se empleó un láser UV para cortar las formas de los electrodos que componen el biosensor.

Por otro lado, en la publicación de “Biocompatible polymers for skin-integrated bioelectronics: A Mini-Review” he reportado biopolímeros que son utilizados en la fabricación de biosensores para medir la glucosa en el sudor y destinados para el control de la diabetes.

¿Cómo funciona un biosensor?

Los biosensores electroquímicos miden la corriente generada por las reacciones de oxidación y reducción. Estas reacciones logran convertir un evento biológico en un evento eléctrico, lo que las vuelven atractivas para analizar la concentración de una muestra o analito biológico de interés. Estos biosensores se basan en la detección de una propiedad eléctrica (corriente, resistencia, potencia, capacitancia, impedancia) empleando diferentes métodos como la amperometría, conductometría, voltamperometria o potenciometría.

¿Qué ventajas tiene el uso de biosensores para la vida diaria?

Los biosensores se caracterizan como dispositivos no invasivos, livianos, flexibles y ultra finos a fin de medir los niveles de glucosa desde la comodidad del paciente, logrando conocer el nivel de glucosa en la sangre indirectamente a través de la medición del nivel de glucosa en otros fluidos corporales tales como sudor, lágrimas o saliva.  Estos sistemas de detección de glucosa son completamente no invasivos y mucho más cómodos. 

Dichos dispositivos no invasivos se funcionan en contacto directo con la epidermis y tienen la capacidad de tomar las irregularidades y formas complejas de la piel soportando las tensiones que se generan cuando el cuerpo está en movimiento.

¿Que se requiere para diseñar un biosensor?

Podemos citar algunos requerimientos para diseñar un biosensor, primero determinar los componentes del biosensor seguido de una evaluación de nanomateriales, biomateriales, polímeros, entre otros, que serán empleados en la construcción de este dispositivo.  Además, establecer los parámetros que validarán la aplicación del biosensor, como la sensibilidad, el tiempo de respuesta, rango lineal, límite de detección, etc. Así mismo, determinar el principio de funcionamiento electroquímico, pudiendo la amperometría, conductometría, voltamperometría o potenciometría y, por otra parte, las caracterizaciones electroquímicas in vitro e in vivo nos permitirá validar el biosensor que se ha construido.