Detección de indicios de cáncer de pulmón en el aliento exhalado

El aliento exhalado contiene indicios químicos de lo que ocurre en el interior del organismo, incluidas enfermedades como el cáncer de pulmón. Encontrar formas de detectar estos compuestos podría ayudar a los médicos a hacer diagnósticos tempranos y mejorar las perspectivas de los pacientes. En un estudio publicado en la revista ACS Sensors, investigadores informan del desarrollo de sensores ultrasensibles a nanoescala que, en pruebas a pequeña escala, distinguen un cambio clave en la química del aliento de personas con cáncer de pulmón. Noviembre es el Mes de Concienciación sobre el Cáncer de Pulmón. 

Las personas exhalan muchos gases, como vapor de agua y dióxido de carbono, así como otros compuestos que se transmiten por el aire. Los investigadores han determinado que la disminución de una sustancia química exhalada, el isopreno, puede indicar la presencia de cáncer de pulmón. Sin embargo, para detectar estos pequeños cambios, un sensor tendría que ser altamente sensible, capaz de detectar niveles de isopreno en el rango de partes por mil millones (ppb). También tendría que diferenciar el isopreno de otros productos químicos volátiles y tolerar la humedad natural del aliento. Los intentos anteriores de diseñar sensores de gas con características como estas se han concentrado en los óxidos metálicos, incluido un compuesto especialmente prometedor elaborado con óxido de indio. Un equipo dirigido por Pingwei Liu y Qingyue Wang se propuso perfeccionar los sensores basados en óxido de indio para detectar isopreno al nivel al que se encuentra de forma natural en el aliento.  

Los investigadores desarrollaron una serie de sensores de nanoláminas basados en óxido de indio (III) (In₂O₃). En los experimentos, descubrieron que un tipo, al que llamaron Pt@InNiO_x por el platino (Pt), indio (In) y níquel (Ni) que contiene, era el que mejor funcionaba. Estos sensores Pt@InNiO_x: 

•  Detectaron concentraciones de isopreno de tan solo 2 ppb, una sensibilidad que superó con creces a los sensores anteriores.  
• Respondieron al isopreno más que a otros compuestos volátiles que se encuentran habitualmente en el aliento. 
• Tuvieron un rendimiento constante durante nueve usos simulados.

Un dato aún más importante es que el análisis en tiempo real de la estructura y las propiedades electroquímicas de las nanoláminas reveló que los nanoclústeres de Pt anclados uniformemente en las nanoláminas catalizaban la activación de la detección de isopreno, lo que se traducía en un funcionamiento ultrasensible. 

Por último, para mostrar el potencial uso médico de estos sensores, los investigadores incorporaron las nanoláminas de Pt@InNiO_x a un dispositivo sensor portátil. En este dispositivo introdujeron el aliento recogido anteriormente de 13 personas, cinco de las cuales padecían cáncer de pulmón. El dispositivo detectó niveles de isopreno inferiores a 40 ppb en las muestras de los participantes con cáncer y superiores a 60 ppb en las de los participantes sin cáncer. Según los investigadores, esta tecnología de detección podría suponer un gran avance en la detección no invasiva del cáncer de pulmón y tiene el potencial de mejorar los resultados e incluso salvar vidas.  

Los autores agradecen el financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Laboratorio Estatal Clave de Ingeniería Química, el Laboratorio Estatal Clave de Aislamiento Eléctrico y Equipos de Energía, el Instituto Shanxi-Zheda de Materiales Avanzados e Ingeniería Química, el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo de China para Jóvenes Científicos, los Fondos de Investigación del Instituto de la Universidad de Zhejiang-Quzhou y el Programa de Ciencia y Tecnología del Instituto de la Universidad de Zhejiang-Quzhou.  

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