Nariz electrónica ‘olfatea’ males mediante el aliento

Uso experimental en diagnóstico no invasivo de cáncer, asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica; desarrollo del ICAT y del CSIC, España

Bastará con que soples en una nariz electrónica para que un médico general sepa si estás sano o en una etapa inicial de alguna enfermedad. Ya se han utilizado con éxito, pero de manera experimental, en el diagnóstico no invasivo de cáncer, asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica.

La nariz electrónica es un sistema olfativo artificial compuesto por una matriz de dispositivos sensores basados en nanomateriales. Es tan pequeña que cabe en la palma de la mano. Sin embargo, estos instrumentos todavía están a prueba en diferentes laboratorios del mundo.

Los sensores contienen diversos materiales sensibles. Nanopartículas de óxidos metálicos, nanohilos, nanotubos y grafeno son algunos materiales en estudio que se podrían emplear como nuevas capas sensibles en dispositivos basados en ondas acústicas.
Este sistema olfativo artificial se compone de una matriz de dispositivos sensores basados en nanomateriales. Fotos: cortesía de Daniel Matatagui.

Diagnóstico y monitoreo

El Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT), de la UNAM, y el grupo SensAvan, del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), de España, desarrollan desde la capa sensible hasta la física del dispositivo.

Prueban varias matrices con diferentes tipos de sensores con miras a dos aplicaciones: apoyo en el diagnóstico médico y en el monitoreo del medio ambiente.

Imagina, dice Daniel Matatagui, a la vez que da detalles de la nariz electrónica que desarrolló en el ICAT (junto con su alumno, Fabio Andrés Bahos) en colaboración con el CSIC. “Imagina que con el aliento, en vez de una muestra de sangre, el médico podrá detectar patologías. Podríamos saber, también con una muestra de aire, qué tan contaminada está una zona específica de Madrid o de Ciudad de México (CdMx).”

En la nariz electrónica las moléculas de las especies químicas que contienen el aliento y el aire interfieren con las ondas acústicas de los dispositivos (similares a las ondas sísmicas) y generan un cambio en dicha onda.

Esta señal es traducida y medida con un mecanismo electrónico en el que se integra la matriz de sensores. Luego, con técnicas de reconocimiento de patrones, se extrae información sobre qué especies químicas contiene una muestra de aliento o de aire contaminado.

El sistema olfativo artificial envía la señal a una computadora, a un teléfono celular o a otro mecanismo similar.

Marcadores de riesgo

El aliento contiene sustancias que son marcadores específicos de enfermedades. La diabetes genera un aumento importante en la concentración de cuerpos cetónicos; en las afecciones renales aumenta el amoniaco; en el asma, el óxido nítrico. En el cáncer de pulmón se genera monóxido de carbono, en la enfermedad del hígado, el sulfuro de dimetilo; en la esquizofrenia, el etano, etcétera.

La meta es desarrollar un sistema olfativo artificial que sirva para una revisión rápida, para una primera prueba que confirme o descarte un padecimiento. Y si resulta positiva, que el médico general te recomiende a qué especialista consultar.

Para quienes vivimos en ciudades contaminadas, como Madrid y CdMx, rodeados por sustancias tóxicas, que nos envenenan, servirá para medir el riesgo al que estamos expuestos en nuestro entorno inmediato.

Será de gran utilidad para monitorear esos gases y saber en qué momento hacer un cambio de aires, salir de la ciudad para bajar un poco la dosis de envenenamiento por la concentración de contaminantes en la atmósfera.

Baratos y fáciles de reproducir, se podrían poner muchos dispositivos en diferentes puntos de una ciudad y saber dónde hay mayor concentración, por ejemplo, de ozono, gas que causa estrés oxidativo.

Con ese fin, los expertos Matatagui y María del Carmen Horrillo, del grupo SensAvan-CSIC, en colaboración con investigadores del ICAT (entre ellos Celia Sánchez Pérez y José Manuel Saniger) combinan sustratos grafénicos con diferentes dispositivos de ondas acústicas, que funcionan como sistemas sísmicos.

El reto es que sea pequeño, económico y con una eficiencia igual o mejor que los convencionales, que son caros. Es cuestión de tiempo para que en vez de una muestra de sangre, con sólo soplar uno pueda conocer su estado de salud.

(Con información de Gaceta UNAM)