Desarrollo de sensores biológicos para monitorear la salud en tiempo real

Los sensores biológicos o biosensores están revolucionados la industria de la salud. Estos dispositivos permiten identificar reacciones químicas u orgánicas, generando señales que cuantifican las concentraciones de analitos. Los biosensores tienen diferentes aplicaciones en la medicina que abarca desde el descubrimiento de fármacos y la detección de contaminantes, patógenos e indicadores de enfermedades en fluidos corporales, hasta el monitoreo de enfermedades.

A medida que avanza la tecnología, los investigadores está desarrollando nuevos sensores biológicos que pueden identificar cambios sutiles en los biomarcadores, lo que permite la detección temprana de enfermedades y una mejor evolución de los pacientes.

Los sensores biológicos más avanzados y su aplicación

Biosensor óptico

El biosensor óptico es un pequeño instrumento analítico que consta de un elemento sensor de biorreconocimiento y un transductor óptico. Su propósito es proporcionar una señal proporcional a la cantidad de analito examinado.

Este biosensor es capaz de reconocer una amplia gama de componentes biológicos, como enzimas, anticuerpos, antígenos, receptores, ADN, ARN, células y tejidos. Al tener una alta especificidad, la incidencia de falsos positivos disminuye, es por ello que los biosensores ópticos han demostrado ser altamente efectivos para identificar sistemas biológicos y avanzar en el desarrollo de medicamentos y el diagnóstico médico.

Nuevas aplicaciones

• Farmacia y medicina: diversos tipos de biosensores ópticos se están utilizando en el monitoreo y la detección del cáncer, los trastornos neurológicos y las enfermedades infecciosas. También se han desarrollado nuevos biosensores de resonancia de plasmón para detectar biofluidos en pacientes con enfermedades como diabetes, hepatitis, leucemia y otras neoplasias malignas.
• Diagnóstico de enfermedades y atención médica: los biosensores proporcionan diagnósticos rápidos en cuanto a procesos infecciosos causados por bacterias y virus. También se pueden usar para encontrar nuevos medicamentos.

Biosensor de vidrio  

Debido a sus propiedades específicas, los componentes de cuarzo o vidrio de sílice están siendo utilizando para el desarrollo de biosensores. Las nanopartículas de silicio poseen idoneidad biológica, excedentes y características eléctricas, ópticas y mecánicas que aportan mejoras potenciales a las aplicaciones de biosensores en el campo de la salud.

Los vidrios metálicos tienen una microestructura única y poseen propiedades mecánicas y magnéticas extraordinarias, así como una elasticidad excepcional y propiedades magnéticas extremadamente suaves.

Biosensores basados ​​en nanomateriales (nanobiosensores)

Los nanomateriales tienen características potenciales como, una alta relación superficie-volumen, mejor conductividad eléctrica, excelentes propiedades magnéticas, mayor actividad, etc… que los hace muy requeridos para aplicaciones de biodetección, ya que resultan en una inmovilización eficaz de biomoléculas.

Los usos más importantes de los nanobiomateriales son: la bioimagen, la administración de medicamentos y las aplicaciones antibacterianas.

Por otro lado, los nanobiosensores, que emplean sensores creados mediante técnicas nanotecnológicas, son un tipo de sensor que se utiliza para observar, cuantificar y analizar eventos biológicos.

Los agentes nanoterapéuticos (ANT) tienen un gran potencial en la medicina clínica. Según un estudio, se utilizó Sechium edule para crear nanopartículas de plata fitofabricadas (AgNP) super potentes, que sirvieron como agente de recubrimiento y reducción. Las AgNP demostraron tener un rol potencial sin generar daño a las células monocitos de mamíferos en contraste con el medicamento miltefosina.

Biosensores codificados genéticamente

Los biosensores fluorescentes programados genéticamente, se han convertido en herramientas sumamente útiles, ya que tienen la capacidad de medir casi cualquier evento biológico que se produzca en una célula, ya sea sana o enferma.

Por otro lado, los expertos explican que una molécula de analito se une de forma selectiva a un elemento sensor en un biosensor fluorescente codificado genéticamente. Debido a su alto rango dinámico, las proteínas fluorescentes se utilizan con mayor frecuencia como detectores en biosensores.

Aplicaciones biomédicas y de diagnóstico

La tecnología de los biosensores permite identificar niveles de glucosa en pacientes diabéticos, enfermedades inducidas por bacterias en el sistema urinario, el VIH/sida y el diagnóstico de cáncer.

Utilizando materiales nanométricos de detección inteligente, los expertos han conseguido avances sensibles, similares a los ensayos de laboratorio en un chip. Los biochips y las tecnologías de microarrays han permitido la detección rápida y eficiente de muchas enfermedades.

El uso de biosensores fluorescentes codificados genéticamente, por otro lado, permite medir la actividad de la quinasa, una enzima que está implicada en el desarrollo de varios tipos de cáncer. Asimismo, permite detectar disregulaciones patogénicas adicionales y seleccionar medicamentos.

Desafíos y futuro de los sensores biológicos

A pesar de su gran potencial, el desarrollo de sensores biológicos enfrenta varios desafíos. La precisión y sensibilidad de los dispositivos deben ser garantizadas para evitar falsos positivos o negativos. Además, la integración de estos sensores con plataformas digitales y aplicaciones de salud requiere de un enfoque cuidadoso para asegurar la protección de la privacidad del paciente.

A medida que la investigación avanza y se superan estos obstáculos, el futuro de los sensores biológicos parece prometedor. La combinación de nanotecnología, biología sintética y análisis de datos está llevando a la creación de dispositivos cada vez más sofisticados y eficientes. En un horizonte no muy lejano, es posible que cada persona tenga acceso a un sensor biológico que le permita monitorear su salud de manera continua, empoderando así a los individuos para tomar decisiones informadas sobre su bienestar.

Conclusión

A medida que la tecnología avanza, es fundamental seguir investigando y desarrollando soluciones innovadoras que permitan a la sociedad beneficiarse de estos avances en la salud.

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