Investigadores de EEUU desarrollan sensores que detectan el cáncer de pulmón en el aliento

Un equipo de investigadores de la American Chemical Society, en Estados Unidos, ha desarrollado sensores ultrasensibles a escala nanométrica que, en pruebas a pequeña escala, lograron detectar un cambio significativo en la química del aliento de personas con cáncer de pulmón. La investigación, publicada en la revista ACS Sensors y dirigida por Pingwei Liu y Qingyue Wang, se centró en el diseño de sensores basados en nanoláminas de óxido de indio.

Las personas exhalan diversos compuestos, como vapor de agua, dióxido de carbono, y otras sustancias químicas volátiles. En este estudio, los investigadores identificaron que la disminución del isopreno, un compuesto químico exhalado, podría ser un indicio temprano de cáncer de pulmón. No obstante, para poder detectar variaciones tan pequeñas, los sensores deben ser extremadamente sensibles, capaces de identificar niveles de isopreno en el rango de partes por mil millones (ppb).

Los investigadores señalan que esta tecnología podría representar un avance significativo en la detección no invasiva del cáncer de pulmón, lo que permitiría diagnósticos más tempranos y mejores tasas de supervivencia.

El cáncer de pulmón es un tumor que se forma en los tejidos del pulmón, generalmente en las células que recubren los conductos de aire. Es la principal causa de muerte por cáncer tanto en hombres como mujeres.

Hay dos tipos principales, de células pequeñas y cáncer de pulmón de células no pequeñas. Estos dos tipos crecen de manera diferente y se tratan de distinta manera. El cáncer de pulmón de células no pequeñas es el tipo más común. 

Además, los sensores deben ser capaces de distinguir el isopreno de otros compuestos volátiles presentes en el aliento y resistir la humedad natural de la respiración. Aunque anteriores intentos de crear sensores de gas con estas características se basaron en óxidos metálicos, un compuesto particularmente prometedor fue el óxido de indio. El equipo dirigido por Liu y Wang se propuso optimizar estos sensores basados en óxido de indio para detectar el isopreno en las concentraciones presentes en el aliento humano.

En sus experimentos, los investigadores descubrieron que un tipo de sensor, al que denominaron Pt@InNiOx por los elementos de platino (Pt), indio (In) y níquel (Ni) que contenía, mostró el mejor rendimiento. Estos sensores fueron capaces de detectar niveles de isopreno tan bajos como 2 ppb, superando con creces la sensibilidad de los sensores previos. Además, respondieron al isopreno con mayor precisión que a otros compuestos volátiles comunes en el aliento humano.

Durante nueve ciclos simulados de uso, el análisis mostró que los sensores mantuvieron su efectividad. Un análisis detallado de la estructura y propiedades electroquímicas de las nanoláminas reveló que los nanogrupos de platino anclados uniformemente en ellas ayudaron a activar la detección del isopreno, lo que mejoró la sensibilidad del sensor.

Para validar la aplicabilidad médica de esta tecnología, los investigadores integraron las nanoláminas Pt@InNiOx en un dispositivo portátil de detección. Este dispositivo fue probado con aliento recogido de 13 personas, de las cuales cinco tenían diagnóstico de cáncer de pulmón. Los resultados mostraron que el dispositivo detectó niveles de isopreno inferiores a 40 ppb en los participantes con cáncer y más de 60 ppb en aquellos sin la enfermedad.