La Consejería de Universidad, Investigación e Innovación financia un proyecto impulsado por investigadores de la Universidad de Cádiz (UCA) que ha desarrollado un dispositivo químico, de tamaño nanométrico, que identifica la presencia o ausencia de neurotransmisores implicados en el desarrollo de enfermedades degenerativas. Para ello, combina nanopartículas de oro sintetizadas a partir de extractos de hojas de pino, tecnología de ultrasonidos y un sensor electroquímico que detecta estas sustancias claves en el diagnóstico de patologías neurológicas.

En concreto, este sensor registra en muestras de suero sanguíneo los niveles de dopamina y serotonina, compuestos químicos que actúan como biomarcadores en enfermedades como el Alzhéimer, el Parkinson y algunos tipos de cáncer. Con un bajo consumo energético para su fabricación, funciona de manera similar a un glucómetro; es decir, mide los niveles de estos dos compuestos que actúan como mensajeros cerebrales y que, posteriormente, requiere la interpretación médica de un profesional sanitario.

Para desarrollar el nanosensor, los expertos han realizado en el laboratorio dos procesos paralelos aplicando principios de economía circular durante sus diferentes fases. Por un lado, han utilizado las acículas de pino, hojas puntiagudas de estos árboles conocidas comúnmente como pinochas. A partir de ellas, los expertos han obtenido un extracto acuoso que se emplea, posteriormente, para sintetizar nanopartículas de oro, haciendo uso en ambos procesos de la tecnología de ultrasonidos de alta energía. Con dichas nanopartículas metálicas obtenidas de estos residuos vegetales, el sensor detecta, en muestras de suero humano, concentraciones de dopamina y serotonina.

Según explica el investigador de la UCA José María Palacios Santander, las nanopartículas obtenidas presentan un tamaño inferior a 100 nanómetros —similar al de un virus—, lo que incrementa la precisión del sensor en la detección simultánea de neurotransmisores. En concreto, los expertos lograron partículas de unos 50 nanómetros, aproximadamente 1.400 veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano.

El proceso de síntesis parte de la recolección de pinochas, que son lavadas, trituradas y tratadas con ultrasonidos para extraer sus compuestos. Estos permiten transformar una sal de oro soluble en oro metálico nanométrico altamente reactivo. Un cambio de color de amarillo a rojizo en la disolución confirma la formación de las nanopartículas.

Posteriormente, estas partículas se integran en un electrodo Sonogel-Carbono que actúa como transductor. En contacto con muestras de suero humano, el sensor se activa y cuantifica con precisión las concentraciones de dopamina y serotonina.

Como explican en el artículo titulado ‘Application of a Sonogel-Carbon electrode modified with gold nanoparticles synthesized through a green technique and pine leaf extract for the simultaneous determination of neurotransmitters’ y publicado en la revista RSC Advances, los investigadores realizaron pruebas in vitro con muestras reales de suero sanguíneo humano de sangre donada voluntariamente para este estudio con el objetivo de comprobar la viabilidad del sensor. “Los ensayos en el laboratorio mostraron una precisión y fiabilidad cercanas al 100% en aplicaciones prácticas”, señala el investigador de la Universidad de Cádiz.

Alta sensibilidad y bajo coste

Entre sus principales ventajas destacan su alta sensibilidad —capaz de detectar concentraciones extremadamente bajas—, su bajo consumo energético (inferior al de una bombilla LED) y su reducido coste, estimado en torno a 15 céntimos de euro por dispositivo. Además, el sensor puede reutilizarse miles de veces mediante el pulido del electrodo y la reposición de las nanopartículas.

El equipo de investigación, perteneciente al grupo ‘Instrumentación y Ciencias Ambientales’ del Instituto de Investigación en Microscopía Electrónica y Materiales (IMEYMAT), trabaja ahora en la miniaturización del dispositivo. El objetivo es integrarlo en sistemas portátiles, como parches o cápsulas, que permitan realizar mediciones en tiempo real sin necesidad de extracción de sangre.

Este proyecto ha sido financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, junto con la Agencia Estatal de Investigación, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, el Ministerio de Enseñanza Superior e Investigación Científica de Túnez y fondos FEDER, consolidando la apuesta por una investigación andaluza innovadora, sostenible y con alto impacto en la salud pública.