Nuevo método para diagnosticar enfermedades con nanopartículas de oro

Un nuevo método desarrollado y patentado desde el departamento de Física Química de la Universidad de Sevilla (US) permite detectar a simple vista la presencia de proteínas tipo lisozima, abundantes en secreciones como lágrimas o saliva, y muy ligadas a determinadas enfermedades.

Para conseguirlo se utiliza una disolución con nanopartículas de oro y una determinada concentración de sal para cambiar instantáneamente el color de la mezcla. Así se puede detectar la presencia de lisozima sin necesidad de usar técnicas complejas.

Además de la sencillez, la técnica ofrece gran sensibilidad en la detección de la proteína, del mismo orden que los métodos actuales menos convencionales (sensibilidad inferior a 0,01 micras) y en tiempo de respuesta, ya que los resultados se obtienen en segundos.

Al contrario de lo que se pudiera pensar al utilizar oro, se trata de un método asequible. Según el investigador responsable de la patente, Rafael Prado Gotor, “con 120 euros es posible preparar varios litros de disoluciones y detectar cientos de muestras”.

El oro es un metal noble, inerte y no tóxico, que sintetizado en tamaño nanométrico, adquiere unas propiedades ópticas y eléctricas ideales para ser usado como biosensor. Para desarrollar el método patentado por Prado y la investigadora Paula M. Castillo, se ha utilizado oro coloidal, cuyas dimensiones nanométricas, del mismo orden de magnitud que muchas entidades celulares (como por ejemplo los virus o los receptores superficiales celulares), le permite interactuar muy bien con proteínas o polímeros como el ADN.

“El oro a escala nanomolar es como un juguete con posibilidades extraordinarias. Me recuerda a esa babosa verde y viscosa que teníamos de pequeños, el Blandi Blub: lo puedes estirar, romper en trozos, mezclar, pegar… y cada vez que cierras el bote nunca sabes cómo te lo vas a encontrar” confiesa Rafael Prado. "Estas características de las nanopartículas de oro ofrecen unas posibilidades de investigación excepcionales, pero te obligan a ser muy minucioso y exigente en su manejo, ya que prácticamente un susurro altera sus propiedades”.

La gran superficie en el nanomundo

Los metales son buenos conductores porque sus electrones forman una nube alrededor de los núcleos atómicos y son brillantes porque esta nube refleja la luz, impidiendo que los núcleos atómicos absorban los fotones individuales. No obstante, en el mundo nanoscópico se observa que las nanopartículas tienen una alta proporción de material de superficie.

De hecho, según afirma Rafael Prado, “comparado con el perno de un pendiente, en una nanopartícula de oro hay dos millones de veces más superficie, en proporción comparada con su volumen”. Esto resulta clave en las propiedades ópticas del oro coloidal, ya que cierta porción de luz es absorbida y parte es reflejada en el visible, lo que dotará al material de un color característico, en este caso rojo.

Hasta ahora, todos los procedimientos que existían para detectar lisozima en disolución se basaban en usar las nanopartículas de oro desagregadas (simples), de manera que al interaccionar con un sustrato de carga opuesta forman un conglomerado de nanopartículas con un color azul característico.

“Nosotros hemos hecho el procedimiento al revés”, explica el investigador. "Hemos partido de nanoparticulas de oro ya agregadas, lo que se conoce como clústers. Para ello hemos optimizado la concentración de sal (cloruro sódico) para provocar su agregación, el tamaño de nanopartícula y el orden de adición. Conseguimos así tener como referencia el color azul, no el rojo característico”.

La presencia de lisozima permite desagregar en parte esos clúster de oro, consiguiendo ver espectralmente el desplazamiento del azul como referencia hasta el rojo. “Es como si la proteína se metiera entre las nanopartículas que están pegadas y las separara lo que nos permite determinar su presencia. Naturalmente el mecanismo de actuación es mucho más complejo. El método sólo es válido según unas condiciones y orden de adición que se encuentran en trámite de patente. Aunque los resultados iniciales son en agua estamos convencidos de su éxito en orina para detectar exceso de lisozima y enfermedades como la lisozimuria –presencia de lisozima en orina–”, concluye Prado Gotor. En el futuro la técnica también puede ayudar a detectar la proteinuria o proteína en orina.

Los investigadores se encuentran perfeccionando el procedimiento y desarrollando el diseño de un kit básico para hacer el protocolo de detección para distintas muestras. La OTRI de la Universidad de Sevilla, oficina encargada de asesorar y gestionar la protección de los resultados de las investigaciones desarrolladas en la propia institución, es también la responsable de negociar los acuerdos de licencia y transferencia a las empresas interesadas en la explotación de estos resultados.