Hágase la luz (mucha) para facilitar la detección de biomoléculas
La mejora del brillo de sondas fluorescentes específicas aumenta su sensibilidad para detectar moléculas individuales. Esta mejora es fundamental para muchas aplicaciones, que van desde el diagnóstico médico hasta la vigilancia ambiental. El proyecto financiado con fondos europeos BrightSens ha logrado un brillo sin precedentes en una sonda fluorescente empleando unas nanopartículas fluorescentes hechas a medida. En principio, este avance abre la puerta a poder realizar unos diagnósticos sumamente precisos en el punto de atención empleando unos equipos de cámaras comerciales baratas y puede que incluso un teléfono inteligente.
Potencia (de la señal) en números
En BrightSens, el equipo, encabezado por el investigador principal Andrey Klymchenko, logró encapsular miles de moléculas de tinte fluorescente en una única nanopartícula que actúa como «nanoantena». Modificaron la superficie de la nanopartícula con ácidos nucleicos (o proteínas) para ayudarle a reconocer biomoléculas de interés y estos se conectaron con «interruptores» moleculares especiales (aceptores de energía) sobre la superficie de la nanopartícula que «encienden» la emisión de luz de 100-1 000 tintes encapsulados como respuesta al reconocimiento de una única biomolécula. Andrey Klymchenko, que recibió una subvención del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por este proyecto, explica: «La particularidad de nuestras nanopartículas es que sus miles de tintes encapsulados son capaces de comunicarse con solo una molécula aceptora de energía. Los tintes se comportan como una orquesta: el “director” (el aceptor de energía) los controla a todos simultáneamente. Por consiguiente, la señal de un único aceptor se amplifica unas mil veces». Esta amplificación facilitó la primera detección de moléculas fluorescentes individuales en condiciones de excitación equivalentes a la luz solar ambiental. Sobre esta base, el equipo desarrolló el prototipo de nanosonda para la detección amplificada de ADN y alcanzó una sensibilidad de detección de hasta moléculas de ADN o ARN individuales. El equipo ha solicitado dos patentes para estos hallazgos, de las cinco en total para los resultados del proyecto BrightSens hasta la fecha. Un factor clave de esta amplificación pionera de la emisión de luz, fue el uso de unos «espaciadores» iónicos innovadores que evitan que las moléculas planas de tinte de las nanopartículas se apilen como tortitas y creen agregados no fluorescentes. Un diseño especial de polímeros permitió reducir el tamaño de las nanopartículas de 40 nm a 9 nm, lo cual facilitó su libre difusión dentro de la célula. «Estas nanopartículas son unos de los nanoobjetos más brillantes conocidos hasta la fecha: alrededor de cien veces más brillantes que los puntos cuánticos, los semiconductores diminutos que han sido el patrón de oro de las nanopartículas brillantes durante muchos años», aclara Klymchenko. El método se amplió a otros tintes, de forma que se obtuvieron nanopartículas de distintos colores. Klymchenko explica: «Mezclar nanopartículas de tres colores como en una impresora en color nos permitió asignar “códigos de barras” a células vivas de hasta trece colores y luego seguirlas durante más de dos semanas». Estas nanopartículas de «códigos de barras» ya han sido comercializadas por la empresa biotecnológica francesa Lymphobank.
Hacia el diagnóstico en el punto de atención con un teléfono inteligente
La tecnología pionera de BrightSens abre la puerta a la detección de biomoléculas diana con dispositivos muy sencillos. El equipo está estudiando licenciar sus patentes a varias empresas biotecnológicas, así como crear una empresa incipiente para comercializar las nanosondas desarrolladas. Klymchenko resume: «A diferencia de los protocolos existentes, nuestra tecnología permitirá hacer un diagnóstico sencillo, barato y rápido. Además, las sondas acelerarán las investigaciones celulares sobre el cáncer y otras enfermedades con detección e imagenología de ARNm y microARN».
Palabras clave
BrightSens, nanopartícula, fluorescente, molécula, diagnóstico, detección, tinte, sonda, emisión, luz solar ambiental, amplificación, tinte encapsulado, sonda fluorescente, punto de atención, nanoantena, biomolécula, polímero
