Un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha desarrollado sensores de papel con nanopartículas de tierras raras, capaces de detectar pequeñas concentraciones de glucosa en soluciones acuosas
El trabajo representa un avance en la detección no invasiva de glucosa en pacientes con diabetes, al proponer la medición a través del fluido lagrimal, un método menos invasivo y doloroso que el tradicional pinchazo en los dedos para extraer sangre.
Los nuevos sensores utilizan nanopartículas dopadas con neodimio y erbio, dos tipos de iones de tierras raras. El trabajo, publicado en la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, abre así el camino para el desarrollo de sensores de glucosa basados en tierras raras que podrían mejorar significativamente la calidad de vida de los pacientes con diabetes.
Nanopartículas fluorescentes
El fluido lagrimal contiene concentraciones de glucosa significativamente menores que la sangre, lo que requiere herramientas de alta sensibilidad para su detección, como las nanopartículas dopadas con tierras raras.
Estas nanopartículas destacan por sus propiedades ópticas únicas, incluyendo su capacidad para generar luz visible y cómo esta puede verse afectada por el medio que las rodea. Son precisamente estos cambios en la emisión de luz visible de las nanopartículas, inducidos por la molécula de glucosa, los que se han utilizado para medir su concentración.
Las nanopartículas son capaces de producir emisiones en el rango visible del espectro, específicamente en longitudes de onda asociadas con los colores verde y rojo. En ausencia de glucosa, la probabilidad de emitir luz verde es mayor que la de emitir luz roja.
“Sin embargo, cuando la glucosa se encuentra cerca de las nanopartículas, los grupos OH presentes en la molécula interactúan con las nanopartículas, ‘robando’ población de los niveles energéticos que generan la luz verde y transfiriéndola a los niveles que generan la luz roja, aumentando así la probabilidad de emisión de estas últimas”, detallan los autores.
“Por lo tanto, los cambios en las intensidades de las bandas verde y roja se pueden asociar con diferentes concentraciones de glucosa”.
Los experimentos realizados por los investigadores demostraron efectivamente la alta sensibilidad de estas nanopartículas, obteniendo un valor mínimo detectable con fiabilidad de 22 mg/dL. “Este es un excelente resultado, ya que la concentración de glucosa en fluido lagrimal de pacientes con diabetes está en el rango de 0 a 84 mg/dL. Gracias a esta alta capacidad de detección, no es necesario añadir enzimas u otros elementos para aumentar su sensibilidad, lo que reduce el coste y el tiempo de preparación de los sensores”. “Además —concluyen los autores—, al incorporar las nanopartículas en un medio poroso como el papel, se logra un sensor económico, fácil de preparar, portátil y con una alta sensibilidad”.
Referencia bibliográfica: López-Peña, G.; Ortiz-Mansilla, Eva.; Arranz, A.; Bogdan, N.; Manso-Silván, M.; Martín Rodríguez, E. (2024). Non-invasive paper-based sensors containing rare-earth-doped nanoparticles for the detection of D-glucose. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 30;239:113934.
doi: 10.1016/j.colsurfb.2024.113934.
