Un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en colaboración con la Universidad de Concordia en Montreal, ha desarrollado sensores de papel con nanopartículas de tierras raras, capaces de detectar pequeñas concentraciones de glucosa en soluciones acuosas que podrían ser utilizadas por pacientes con diabetes para medir el nivel de azúcar.
El trabajo, publicado en la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, ofrece una alternativa no invasiva para medir los niveles de glucosa en pacientes con diabetes, eliminando la necesidad de pinchar los dedos para extraer sangre al proponer la medición a través del fluido lagrimal, un método menos doloroso e incómodo que el tradicional pinchazo en los dedos para extraer sangre.
Nanopartículas fluorescentes
El fluido lagrimal contiene concentraciones de glucosa significativamente menores que la sangre, lo que requiere herramientas de alta sensibilidad para su detección, como las nanopartículas dopadas con neodimio y erbio, dos tipos de iones de tierras raras.
Estas nanopartículas destacan por sus propiedades ópticas únicas, entre las que se incluyen su capacidad para generar luz visible y cómo esta puede verse afectada por el medio que las rodea. Son precisamente estos cambios en la emisión de luz visible de las nanopartículas, inducidos por la molécula de glucosa, los que se han utilizado para medir su concentración.
Las nanopartículas son capaces de producir emisiones en el rango visible del espectro, específicamente en longitudes de onda asociadas con los colores verde y rojo. En ausencia de glucosa, la probabilidad de emitir luz verde es mayor que la de emitir luz roja.
“Sin embargo, cuando la glucosa se encuentra cerca de las nanopartículas, los grupos OH presentes en la molécula interactúan con las nanopartículas, ‘robando’ población de los niveles energéticos que generan la luz verde y transfiriéndola a los niveles que generan la luz roja, aumentando así la probabilidad de emisión de estas últimas”, detallan los autores en una nota publicada por la UAM. “Por lo tanto, los cambios en las intensidades de las bandas verde y roja se pueden asociar con diferentes concentraciones de glucosa”, añade.
Un sistema “económico y fácil de preparar”
Los experimentos realizados por los investigadores demostraron efectivamente la alta sensibilidad de estas nanopartículas, obteniendo un valor mínimo detectable con fiabilidad de 22 mg/dL. “Este es un excelente resultado, ya que la concentración de glucosa en fluido lagrimal de pacientes con diabetes está en el rango de 0 a 84 mg/dL. Gracias a esta alta capacidad de detección, no es necesario añadir enzimas u otros elementos para aumentar su sensibilidad, lo que reduce el coste y el tiempo de preparación de los sensores”.
Los autores concluyen que “al incorporar las nanopartículas en un medio poroso como el papel, se logra un sensor económico, fácil de preparar, portátil y con una alta sensibilidad”.