Ciudad de México, DF, México, 8 de octubre de 2015, México Ambiental.- Facilidad para que que las personas con diabetes mellitus tipo 2 puedan medir simultáneamente sus niveles de glucosa e insulina sin ir al médico o a un laboratorio diagnóstico; esto es lo que se busca con el desarrollo, en la Facultad de Ciencias (FC) de la UNAM, de un biosensor. Éste, a partir de una gota de sangre, identificará los niveles de ambas sustancias, los convertirá en señales eléctricas y los guardará en una base de datos que podrá enviarse al médico, a la computadora o al teléfono celular como una aplicación.
En este sistema, ganador de uno de los 12 Premios de Investigación de Google para América Latina, en su primera edición, es producto del trabajo los profesores Catalina Stern y Mathieu Hautefeuille con sus alumnos de doctorado Mariana Centeno Sierra y Jehú López Aparicio. Para este concurso, un panel de ingenieros expertos evaluó 301 solicitudes y seleccionó 12 proyectos –ocho de Brasil, dos de México hechos en la UNAM, uno de Colombia y otro de Chile– por su impacto, originalidad y calidad. La finalidad de esta premiación es motivar el desarrollo de proyectos como este y que además los docentes de tiempo completo tengan apoyo para que laboren en sus áreas de interés.
Se estima que el prototipo estará listo a finales de 2016, sin embargo se necesitarán seis meses más para diseñar y probar un empaque para la fase comercial. Se busca patentar el desarrollo del proyecto con una patente para después concretar una transferencia tecnológica a la industria, estimaron Stern, del taller de Hidrodinámica y Turbulencia, y Hautefeuille, del taller de Óptica Láser de la FC.
Experto en microfabricación y sensores, Hautefeuille recibió hace tiempo la petición de una especialista del Hospital General de México para desarrollar un sensor dual miniatura de glucosa e insulina que ayude a la creciente población nacional con diabetes.
Con este sistema se busca que el enfermo sea autónomo conocer su afección y medir sus niveles sin ir a un laboratorio o a una consulta. De esta forma también se ayudará al médico a medir los dos de manera simultánea para obtener información útil de sus pacientes en cualquier momento y lugar.
Mide, convierte y envía
El sistema consta de cuatro partes: la microfluídica, que lleva la gota de sangre por una ruta precisa y controla el volumen útil; el biosensor, con la técnica de detección que realiza la reacción química que da especificidad; la conversión electrónica, donde se adquiere la señal y se traduce el proceso químico a uno eléctrico y de procesamiento de datos, y la de comunicación, para adaptar esos datos a diferentes plataformas de Internet o teléfonos celulares.
“Lo más complicado es integrar la biodetección en un dispositivo micro que se fabrica aquí, en el laboratorio; es lo que más nos tardamos en desarrollar”, abundó Hautefeuille.
En este sentido, añadió “El premio de Google es importante porque significa que el proyecto en el que trabajo en mi doctorado tendrá un impacto, sobre todo social, pues la diabetes aumenta y éste es un método preventivo que puede ayudar a tener diagnósticos eficientes y baratos”
De reacción química a señal eléctrica
Jehú López cursa el doctorado en Ingeniería Eléctrica, y con la tutoría de Hautefeuille, participa desde hace dos años con la traducción de la reacción electroquímica de la muestra sanguínea en una señal eléctrica que permite almacenar y enviar a diversos dispositivos los datos de los niveles de glucosa e insulina.
“La señal se genera a partir de una reacción electroquímica que se procesa para transformarla en eléctrica. La glucosa reacciona con una enzima (glucosa oxidasa) y esto crea una pequeña corriente eléctrica que se amplifica para luego medirla y enviar los datos al médico”, Al mismo tiempo, se mide la insulina, que no requiere la enzima para reaccionar pero emplea celdas electroquímicas. “Ambas producen un pequeñísimo flujo de iones que captamos y amplificamos en un circuito” explicó. En el proceso se usan arreglos de dos o tres electrodos de 40 a 250 micras (del rango del grosor de un cabello), cuya geometría ayuda a mejorar la eficiencia del chip. Integrar todo en un sistema único es la innovación.
Jehú López dijo sentirse motivado por el premio de Google, además considera que éste hecho le da un mayor valor al proyecto y le permitirá comprar los materiales que se requieren para el desarrollo de éste.
Diferentes rutas
Con la asesoría de Catalina Stern, Mariana Centeno estudia el doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales y trabaja en el área de microfluídica.
“En el biosensor dual necesitamos llevar la gota de sangre del punto inicial a la parte de detección. Debo seleccionar qué diseño ocupar (una ruta lineal, en forma de cruz o en espiral) para optimizar la llegada de la sangre a los puntos de detección o microelectrodos dentro del chip”, explicó.
Actualmente utilizan tres electrodos para glucosa y evalúan si se necesitarán más para insulina, pues el diseño de los elementos del microchip es fundamental para su eficiencia. Hasta ahora, la ruta en espiral garantiza mejores resultados en el uso del plasma sanguíneo.
