Nuevo dispositivo inalámbrico, portátil y no invasivo capaz de detectar biomarcadores de Alzheimer y Parkinson

In pursuit of degenerative brain disease diagnosis: Dementia biomarkers detected by DNA aptamer-attached portable graphene biosensor

Bodily TA, Ramanathan A, Wei S, et al.

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un dispositivo portátil y no invasivo capaz de detectar biomarcadores de las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. El biosensor también puede transmitir los resultados de forma inalámbrica a un ordenador portátil o a un smartphone, según publican en Proceedings of the National Academy of Sciences. El equipo probó el dispositivo en muestras in vitro de pacientes y demostró que es tan preciso como los más avanzados. En última instancia, los investigadores planean analizar muestras de saliva y orina con el biosensor. El dispositivo también podría modificarse para detectar biomarcadores de otras enfermedades.

El dispositivo se basa en la detección eléctrica en lugar de la química, lo que, según los investigadores, es más fácil de implementar y más preciso. Una de las hipótesis predominantes en este campo es que la enfermedad de Alzheimer está causada por péptidos amiloides solubles que se unen en moléculas más grandes, que a su vez forman canales iónicos en el cerebro. Los autores quisieron desarrollar una prueba capaz de detectar los péptidos beta amiloide y tau, y las proteínas alfa sinucleína de forma no invasiva, concretamente a partir de la saliva y la orina. Así, los investigadores adaptaron un dispositivo que desarrollaron durante la pandemia de COVID para detectar las proteínas espiga y nucleoproteína del virus vivo SARS-CoV-2, que describieron en 'PNAS' en 2022. Ese avance había sido posible gracias a la miniaturización de los chips y a la automatización a gran escala de la fabricación de biosensores. El dispositivo descrito en el estudio PNAS de 2023, consiste en un chip con un transistor de alta sensibilidad, comúnmente conocido como transistor de efecto de campo (FET). En este caso, cada transistor está formado por una capa de grafeno de un átomo de grosor (GFET, con la G de grafeno) y tres electrodos: electrodos de fuente y drenaje, conectados a los polos positivo y negativo de una pila, para hacer fluir la corriente eléctrica, y un electrodo de puerta para controlar la cantidad de flujo de corriente.

Conectada al electrodo de puerta hay una única cadena de ADN, que sirve como sonda que se une específicamente a las proteínas beta amiloide, tau o sinucleína. La unión de estos amiloides con su cadena de ADN específica, denominada aptámero, modifica la cantidad de corriente que circula entre el electrodo de origen y el de drenaje. Los autores concluyen que este sistema de diagnóstico portátil permitiría realizar pruebas de detección de enfermedades neurodegenerativas en el hogar y en puntos de atención sanitaria, como clínicas y residencias de ancianos.