Biosensor electroquímico detecta rápidamente fugas de líquido cefalorraquídeo

Después de un traumatismo craneoencefálico grave o de una cirugía cerebral, puede fugarse a través de defectos del cráneo y drenar por la nariz o los oídos. El diagnóstico puede ser difícil porque un biomarcador clave se asemeja mucho a la transferrina sanguínea ordinaria. Para mejorar la detección, nuevos hallazgos demuestran un enfoque de biosensor diseñado para distinguir rápidamente estas sutiles diferencias moleculares.

La Universidad Sungkyunkwan (SKKU; Seúl, Corea del Sur), en colaboración con el Centro Médico Samsung, ha desarrollado un biosensor electroquímico de alta sensibilidad para diagnosticar fugas de líquido cefalorraquídeo (LCR). El sensor está diseñado para detectar la β₂-transferrina, una forma de transferrina asociada al LCR que carece de azúcares terminales específicos conocidos como ácidos siálicos. La plataforma utiliza enzimas para identificar diferencias en los azúcares unidos a las superficies de las proteínas y convierte esas diferencias en señales eléctricas medibles.

La tecnología, denominada ESGNS, se centra en los sitios vacantes que quedan cuando faltan los ácidos siálicos, en lugar de en la estructura general de la proteína. Utiliza α-2,3-sialiltransferasa para reconocer selectivamente los sitios expuestos y añadir nuevas moléculas de azúcar, generando una señal electroquímica detectable. En las proteínas normales, esos sitios ya están ocupados, por lo que la reacción enzimática no ocurre de la misma manera.

El sensor incorpora electrodos nanostructurados de oro para amplificar señales débiles en entornos biológicos complejos como la sangre y los fluidos corporales. Detectó la sustancia objetivo a concentraciones tan bajas como 0,135 μg/mL. Las pruebas con muestras reales de LCR de pacientes mostraron una fuerte correlación con los métodos analíticos de precisión convencionales, con un valor de R² de 0,912, al tiempo que redujo el tiempo de análisis a 95 minutos.

El sensor también se integró con un lector portátil compacto, del tamaño de la palma de la mano, para su posible uso en el punto de atención, junto a la cama del paciente. El trabajo fue publicado en Chemical Engineering Journal. Las instituciones colaboradoras fueron la Universidad Sungkyunkwan y el Centro Médico Samsung.

“El logro clave de este estudio es la identificación selectiva de sutiles diferencias en las estructuras de azúcares de las superficies proteicas mediante reacciones enzimáticas y la conversión precisa de esas diferencias en señales eléctricas. Tras una validación clínica adicional, nuestro objetivo es desarrollar esta tecnología hasta convertirla en un dispositivo de diagnóstico rápido para entornos de urgencias y ampliarla aún más a una plataforma diagnóstica para una amplia gama de enfermedades intratables asociadas con cambios en la glicosilación de proteínas”, afirmó el profesor Jinsung Park, del Departamento de Ingeniería Biomecatrónica de la Universidad Sungkyunkwan.

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Universidad Sungkyunkwan